Substance Book

PBR GUIDE PART 2

Written by JP.Lee心动的 Technical Art team leader.leegoonz@163.comWritten by Wes McDormott and contributed by JP.Lee from Allegorithmic at 2016 in years. 光和材质 制作PBR texture的实用教程 基于物理的渲染(PBR)比起一个已经定了的基准来说,更有很多的方法论。虽然有很多特定的原则和guide-line,但是没有完美的标准。所有有很多其它的执行方法。这些差异一般会在使用的贴图类型中发现。甚至虽然重命名贴图的名字方法也不一样,但是基本使用方法还是一样的。 本教程如figure 01所示,给大家展示最常用的两个工作流程,metal/roughness和specular/glossiness。以Substance Designer, Substance Painter, Bitmap2Material 3构成的Substance toolset,对于制作PBR贴图支持以上两种方法。为了Metal/roughness和specular/glossiness这两种工作流程,Substance PBR shader使用GGX BRDF,remapping roughness/glossiness的时候,不运用任何值。但是,如果需要任意的remapping的时候,可以通过Substance material简单执行。还有custom shader因为在Substancetoolset里面都是支持的,不管在怎么样的自定义pipeline下,都是可以运用Substance的。 虽然这两种工作流程有各自的优缺点,但是谁好谁坏也是区分不出来的。最重要的还是你要理解PBR背后的核心要素。Worflow其实就是帮组你准确制作PBR贴图的概念和指引。各自的工作流程虽然是用同样的资料,但是是用不同的方法来运用资料的。 在volume1的’The Comprehensive PBR Guide’里面,我们是从技术和理论的侧面来定义PBR的。在第二个volume里面,我们对于制作PBR贴图讨论实用的方法,立足于volume1里面确立的基础,提供guide-line。我们讲PBR会从美术的立场开始。然后我们以metal/roughness为原则和指导方针,来讨论。然后我们会解释和specular/glossinss有什么差别。还有对于制作PBR贴图的时候,理解这整个指导方针最好的方法就是读完这两个工作流程。 PBR是什么? 基于物理渲染的(PBR)是一种更细腻的表现光和表面作用反应的的shading&rendering技法。它又称为基于物理的rendering(PBR),或者基于物理的shading(PBS)根据pipeline讨论部分的不同,PBS就是一般shading的概念,PBR主要集中于rendering和Lighting。但两种方式都描绘得是标记基于物理的正确的观点的过程。 PBR的优点是什么? 关于PBR的优点,我们可以从以下美学部分(artistic)和效率两方面来考虑。 1. 因为制作方法和运算法则是基于物理准确的运算,所以不用考虑specularity之类的表面特性,可以简单的计算出更写实的asset 。 2. asset在所有照明环境里面都能精确地看到。 3. 给各位美术提供一贯的工作流程。(即使是不同的美术,也用同样的工作流程工作) 对美术有意义的 我们美术有必要把描绘表面特性的贴图想得不一样。有根据规则和guide line德尔新的贴图类型。 贴图是作为材质和光反应的的近似值的第二选项。电脑硬件和渲染的发展,使我们能够更加详细地模拟光的物理法则。 […]

PBR GUIDE PART 1.

Written by JP.Lee心动的 Technical Art team leader.leegoonz@163.comWritten by Wes McDormott and contributed by JP.Lee from Allegorithmic at 2016 in years. 光和材质 关于基于物理渲染&着色处理(Shading)的理论 光本身就是很复杂的现象,因为它是由波长和粒子的现象一起呈现出来的。 从结果来看,很多模型都是为了解释光的行动而做出来的。作为 Texture artist, 我们对于解释光和材质间的相互作用的Light Ray Model 很感兴趣。对我们来说, 理解光线和表面材质是怎样反应的尤为重要。因为我们的工作就是做描写表面的 纹理。我们要理解我们创造的假想世界里面,纹理和材质是怎样反应的,光是怎 么行动的,纹理看起来是怎么样的。在本教程中,我们将会解释基于物理渲染的 模型,物理学背后理论。我们将从定义光线和 PBR 里面一些重要的要素开始。 光线(Light Rays) 光线模型主张的是光线在和空气同种透明的媒质里面拥有直线轨道。光线模 型也主张光线和不透明的物体发生冲突,或者像从空气到水这样,转移到不同的 媒质时,能预测动向。跟着光线的出发点开始,到转换为热相同的其它形态的能 量为止,使这个过程能用肉眼能够看到。和表面相碰的光线叫作incident Ray, incident Ray的角度,被称作Incidence of Angle(入射角),在figure 01里 面有。 光线碰到表面的时候,会发生两种现象。 1. 光从表面被反射,改变传播方向又返回原物质。此时,入射角等于反射 角,遵循反射法则。(光被反射) 2. 光从一个媒质,以直线通过另一个媒质。(光被折射) […]

Concept of Lighting Node:Substance Designer

Baked lighting. First approached since by 2016 in years at Netease. This basic idea is to use the light source extraction system by my implement.自2016年以来首次接近网易。 这个基本思想是通过我的工具使用光源提取系统。 天谕角色texturing流程中使用的3dsmax baked lighting有两个缺点: 一、运算速度很慢。有时候等想要的品质等上几个小时。 二、最终品质和如同不能及时反应一样不太好。 Substance painter Baked lighting 在韩国Substance研究小组(负责人JP)中提出的Baked Lighting技法被Allegorithmic Adobe 本公司采纳,搭载于最新版本。 使用这个技法能提高现在流程的产量,同时提高品质。产品能提高5倍以上,品质也是通过快速的反馈和内部算法(模仿GI lighting),能达到类似于离线渲染的品质。 左侧是处于全区域照明非激活状态,仅仅是用Baked lighting滤镜往Base Color加入照明值的结果。虽然,原则上是往Base Color不能加任何的照明值,但是游戏里面处理的PBR精度比较低的的时候,立体感的表现有时候比较Flat。 为了加强这部分,除AO外,使用Top Down照明,整体立体感通过灰色调来生成,混合到Base Color的一种技法。 很多公司虽然都在用PBR,但是也在用此方法。 Global lighting是用bake from Sky light来设定的状态。这样生成Gray Pass,合成到最终贴图。 […]

Part-1. USING PROCEDURAL NODE FOR MAKING JADE PATTERN.

学习目标 程序化质感和表面 Marble pattern。 理解两种 Marble pattern Blending。 根据目录结构,这本书的前面的部分会注重说明节点。 就算在  SD 里制作 Jade(玉) 的程序化贴图,但是视觉上 Jade 的透射效果要从 Shader 上表现(不是所有玉都有透射现象,这是固定观念。) 才会更真实。 这本书的后半段会用 Marmoset viewer 或者 RendeMan render 再把本次案例做得更写实一点。 我们要做的结果案例。 制作上图的案例,重点了解怎么控制两个大样式并怎么混合得到想要的结果。 需要的 Node 列表。 Shape 支持各种形态用成 Input , Shape 是 Procedural texturing 的始发点所以是重要的基础。 Tile Random 这是使用导入的 Input 或者 Node 内部提供的 Shape ,变换成不规则的 Tiled Shape 的必要 Node 。 Warp […]

用渲染创建玉珠。:BIGINNER:SUBSTANCE DESIGNER

Overview 西方对 Jade 的观点是表面颜色很丰富。  软玉是中国和亚洲大部分国家用在装饰品上的常见玉种。 大致分为软玉和硬玉,根据采集的国家地区它的特色也不一样。 中国常见的漂亮的碟子或坛子是有韧性的(6.5)。 我们不确定 Jade 的成分是什么样的,表面质感是什么样的。 只是根据脑子里最近看到并理解的玉来识别。 简单来说是在头脑的数据库里做 Information matching 。 也就是说,大脑里已经有对 Jade 的偏 Fantasy 的理解。 再说得容易一点,作者去一家杭州买玉的店铺时说了这么一句话:”啊~ 这也是玉啊!” 也就是说,我头脑里所理解的玉的信息是比较狭隘的。 会根据材料完成软玉漂亮色颜色,并尽量多观察玉表面微妙的变化,实现它。 先在 Pinterest 等地方搜索玉相关图片。 玉的原石表面不是刚开始就是光滑的,而且还分为很多种。 通常游戏里使用的中国玉是下图这种。 原产地大部分是比缅甸或者土耳其硬玉(强度7以上)弱一点的软玉做成的。 而且形状和样式比我们想象的要多。

Part-2. EXPORT TEXTURE AND SETTING UP TO MARMOSET RENDERING.

学习目标 导出制作的贴图,在 Marmoset rendering tool 里做高品质渲染 setting 和 Shader 设置,并再了解下 SSS  属性。 Marmoset toolbag的历史。 2007年左右Marmoset 1.0 是由 8monkeylabs 开发的以1战为背景的实时战略游戏使用的图形数据viewer。 2009年之后接触 UDK 之前是做个人作品集时在家不能使用的时期,所以第一次在 Marmoset 1.0 适用 HDR和高品质法线,实时照明和实时渲染效果在 home desktop 安装整体 Gamebryo 或 UDK 公开前的时间点,短时间内 3D 美术用户变多了。 2012年建立独立的 Marmoset LLC 公司后,变成了只发展该产品的图形软件公司。 之后通过 Toolbag 2.0 到达 3.0 后就驻足为独立作品集专用渲染软件, UE4 或 Unity3D 引进 PBR 之前先添加了 PBR 渲染,到 2015年中期为止也是无可匹敌的 PBR […]

part-1.用NODE编辑PHOTO TEXTURE:SUBSTANCE DESIGNER

用NODE编辑PHOTO TEXTURE 学习目标 改善照片影子区域。 改善照片里的部分 highlight 。 处理反复 Tiling 。 理解 PBR albedo safety。 可以在 https://pxhere.com 下载免费的照片贴图。 如果想要更高品质的照片贴图,可以在 https://www.textures.com 下载贴图资源或者亲自用照相机准备照片贴图。 会根据照片贴图资源制作  PBR Texture set 。 需要在 Textures.com 里购买使用权或者使用免费贴图。 这里就不细说 PBR 了。 这本书的前半部分会充分说明 PBR。  制作新的 Substance Graph (Ctrl + N) ,选择 Physically Based (Metallic/Roughness) 后把 Graph 名称变更为 ‘PhototexturePBR ‘点击OK键。 但有点特别,Physically Based (Metallic/Roughness) 里没有  Ambient Occlusion Output。 […]

BIT MAP 贴图加工成 PBR 贴图:SUBSTANCE DESIGNER

Overview 学习不使用Procedural(程序化) Texture ,而是用 Photo texture 等快速并简单生成 PBR Texture 的方法。 大约从 2001年 ~ 2003年开始,很多开发商开始在游戏里应用 Normal texture(也叫 Normal Map ) 。 国内正式开始引进的游戏里具有代表性的是 Huxley(国内最初引进虚幻3 ) 。 之后天堂2 卡麦尔和 其他更多的游戏公司也开始引入 Normal texture 技法,正式开始制作角色和场景。 严格来说 T&L(Texture and Lighting) 技法从 DirectX8.0 换成 9.0 后硬件光效不是工作站,而是 Home PC 普遍化后 Normal texture 成了必要因素。 这本书的后面会详细说明 Normal texture 怎么计算 Shading ,怎么计算 Mesh 信息。 当时的角色整体大块儿是用  3Dmax […]

VALUE-PROCESSOR:ATOMIC NODE:SUBSTANCE DESIGNER

Value Processor 学习目标。 Value 处理器是什么? 主要作用是返还导入的贴图里的常数值。 普通 Value Processor 的使用。 现在看下怎么做出 Value Processor 内部的修饰,通过什么过程设置的。 跟着做两个简单的案例。 两张图的值相乘后产出测试值。 输入两个图片,使用 Value Processor 乘上后用单一常数值输出。生成新的 sbs 文档,制作空的 Graph 。 打开 Node 搜索窗口,搜索 Value ,添加一个 Value Processor 。 看下 Value Processor ,可以知道要以 Input Image 0 输入图片才行。 看英文说明也可以知道,作用是测试输入的滤镜的单一值。 如果很难理解的话,制作一次吧。 先简单添加 Uniform Color,变更为 Gray scale 后连接。 点击 Value Processor Function 的 Edit 键进入编辑窗口。 […]

PIXEL PROCESSOR:ATOMIC NODE: SUBSTANCE DESIGNER

定义。 像素处理器是什么?SD 初期只提供了 Computed procedural images 。Computed procedural images 是生成普通程序化贴图的时候,就算改变跟 Vector 图片一样的可变像素,也会为了保证最终图片品质,经过程序化演算后再次生成 bitmap 的形式。SD 更新后,直接输入中间阶段生成像素的 Sampler 后,添加了把这个在数学层面美术可以变化成多样化的 Node ,这就是像素处理器。也就是处理接收的像素的 Node 。

FX-MAP:ATOMIC NODE:SUBSTANCE DESIGNER

FX-MAP:ATOMIC NODE:SUBSTANCE DESIGNER 学习目标 把特定(或者用户写的) 简单 Pattern 反复进行分解和重叠,形成新的复杂图案的很强大的功能。 Quadrant 象限的定义。 象限英文叫 quadrant。 quad里也有 ‘正方形’的意思,但也包含数字 ‘4’的意思。 FX Map 是 SD 程序化 Shape 生成的核心。 “第一象限”坐标平面上 x>0, y>0的部分是第一象限。第一象限面英文叫 the first quadrant, first是 ‘第一个’所以 the first quadrant里就是 ‘第一个象限’ 。 “第二象限”坐标平面的四个象限里,以第一个象限为准,逆时针旋转时第二个象限。也就是说, x<0, y>0的部分是第二象限。第二象限英文叫 the second quadrant。 second是 ‘第二个’,所以 the second quadrant是 ‘第二个象限。 “第三象限”在坐标平面四个象限里,以第一象限为准,逆时针旋转时第三个象限。也就是说,  x<0, y<0 的部分是第三象限。第三象限英文叫 the third quadrant。 Third […]

SHAPE:ATOMIC NODE:SUBSTANCE DESIGNER

SHAPE:ATOMIC NODE:SUBSTANCE DESIGNER 学习目标 Shape 在程序化制作贴图里是重要的因素。 可以做出悬崖或石头、草等自然物的基本造型。 但不能单纯只靠Shape完成,所以最终要熟知 SD 的各种功能并通过制作经验锻炼出怎么做出新造型 Shape 。 本章节了解下 Shape Node ,简单了解下怎样变更造型并做出高度图。 自带 Shape 的种类。 是 SD 里用途最多的节点,具有代表性的用法是合成蒙版,程序化贴图基本造型的制作。 Tiling : 决定重复次数。Pattern : 决定 Shape 种类。Scale : 决定大小。Size : 用 XY 各个轴 Stretching 修改尺寸。Angle : 决定旋转角度。Rotation 45 : 用固定的 45度角旋转。non Square Expansion : 支持非等方材质。non Square Tiling : 非等方性重复。 Shape 节点的内部结构是用 FX-Map 制作的,提供15种以上的基本 […]

BLEND:ATOMIC NODE :SUBSTANCE DESIGNER

BLEND:ATOMIC NODE :SUBSTANCE DESIGNER. 学习目标 学习混合像素的 SD 所有 NODE 和功能的基本知识。 理解Blend Node 的像素颜色合成式。 把两个不同图片的 RGBA 用 Split 和 Merge 生成新的图片。 Channel Shuffle 和 Channel Mixer。 本章节了解下 Blend node 的混合方式,并看一下是否可以用 Mask 达到更详细的混合。 Blend Mode 的种类。 Copy Add(Linear Dodge) Subtract Multiply Add Sub Max(Lighten) Min(Darken) Switch Divide Overay Screen SoftLight 总共有12种 Mode 。看下可以直接追加制作的各种 Blend Node 。因为美术以前主要使用的是PS,所以对 HardLighr […]

BITMAP:ATOMIC NODE :SUBSTANCE DESIGNER

这是在使用 SD 上最基本的 NODE 。位于 Graph canvas 的上层菜单的 Icon ,点击 Tab 键可以在 canvas 上直接呼出。 This is the most basic NODE in using SD.Icon on the upper menu of the Graph canvas, click Tab to call out directly on the canvas. 点击 Tab键会以光标的位置为准展开菜单。基本上会出现 Atomic node ,可以使用 Search 呼入所有 SD 提供的 Node(Filter,Material,Function,Bitmap…)。让我们一起看一下Atomic Node。 Clicking the Tab key […]

PREFERENCES : SUBSTANCE DESIGNER

환경설정./环境设置 Preferences : GENERAL 环境设置窗口细分为 General , Projects , Graph , 3D View , Library 等。 Recent document list contains : 基本值是 10 。已经打开的工程文件会列到上方菜单里。 History History stack size : 设置可以 Undo 次数。 Language 韩文Windows基本设置是 Korean 。支持英文,日文,韩文。 Views Invert Zoom in views(need restart): 在 View 把鼠标滚轮方向和镜头拉近拉远的方向设成反方向。变更参数后需要重启软件。 Save/Export Path : 设置 Sbs 文件的储存或导出的贴图储存位置的基本路径。 基本值是 Last path(用户最后储存的路径) 。 […]

USER INTERFACE : SUBSTANCE DESIGNER

用户界面。 熟悉基本用户界面就可以了。 从一开始就听每个菜单和按钮的说明,学习就会变得很无聊。(作者经验) 因为美术不熟悉基于节点的图形应用界面,所以对这种节点界面会相当排斥。 但是SD的界面比想象的要简单很多。 因为大部分功能都不在上方菜单里,而是集中在一个节点块儿里,是这些节点连接起来完成强大功能的。 所以刚开始要学好界面,这点非常重要。 New Substance : 上方菜单点击 File / New Substance…(Ctrl + N) 生成新文件。 New MDL Material : 新生成给 Nvidia Iray 用的 MDL 材质。 Open : 导进 sbs 工程。 Recent Packages : 显示之前做过的目录。 Save All : 储存所有打开的工程。 Reload Resources : 更新所有相关资源。 Exit : 退出程序。 Undo : 撤销之前的命令 Redo : 恢复之后的命令 Preferences… […]

Substance Designer Essential

对 Next generation graphics 和 Substance production 的观点。 Views on Next generation graphics and Substance production. 1996年,作者在跟开发 PC游戏的前辈们一起玩耍的时候,到之后的 1999年都没有听过次时代图形这种话。 那也只是从 DirectX 8.0 转到DirectX 9.0的时代,当时海外开发商做出来的 3D 游戏也只是用OPENGL做出来的。 以2002年初为起点,天堂2上线后过了几年,WEBZEN开发的一个叫 SUN 的游戏或者叫 Huxley 的游戏上线的时候, 次世代游戏,次时代图像这种词才在网上开始流传。 Procedural. 2013年之后外国的主机或者  PC 游戏开发商看到了 Procedural 这个算法里的可能性,开始试图做些事情。但其实这个 Procedural 在挺久之前就已经应用在电脑图形领域了。具有代表性的案例是  Pixar RenderMan®的 Micro Polygon 和 Procedural  texture 技法。 Physically based shading and rendering Next-generation Graphic? […]

About this book

Structure and goals of the book. 这本书的结构和目标 这本书不仅面向刚开始接触SD和SP的美术,还面向已经在实际工作中使用的中上级美术。This book is not only for the fine arts who are new to SD and SP, but also for the intermediate and advanced arts that have been used in actual work. 除了用单纯的节点制作贴图的方法外,还包含次时代游戏工程或近期手游开发相关各种学习内容。In addition to the simple method of making textures with nodes, it also includes various learning content […]

History of the Allegorithmic

Allegorithmic历史 Official website.官网。 2003年成立的 allegorithmic(以下称 allegorithmic)是基于创始人 Sébastien Deguy 博士的数学论文,在图形产业应用程序化(Procedural)方式的技术开始的。 Allegorithmic 创始人 Sébastien Deguy 博士。是世界第一个把程序化贴图技术应用到游戏图形的人。 当时的电脑图形都是依赖于像素化图片的,所以不需要程序化技术或这种方式。 部分皮克斯等动画公司也只是使用Renderman,游戏产业几乎没有使用。 因为没有多少图形产业是需要高分辨率演算的。 特别是在图形市场,用程序化方式制作图片或 3D 贴图对美术来说是比较难的尝试,在这个时期 allegorithmic的贴图middleware诞生了。 程序化方式是指用数学计算储存 description 代码图片的信息,用GPU或者CPU演算生成图片,而不是用以前的像素化图片。 也就是说硬件性能的影响是非常大的。 当时高性能硬件没有大众化,玩家也是比较喜欢休闲3D游戏,而不是高品质3D游戏。 现在的 Substance 的母体 ProFX 这个 middleware 上市时,只是用在高性能硬件的好莱坞电影产业的特效制作上 ,及其受限。 硬件功能中,特别是 GPU 的性能和显示器等视觉硬件技术极速发展,网络普及的时期, PC 游戏和网游产业也开始急速发展。 玩家想要更现实的3D图形品质,虽然游戏剧情也重要, 但开发者们对焦的还是分辨率和有现实感的视觉效果。 随着分辨率提高, 3D 图像的品质提高,游戏的容量也变大了,这时期比起硬件功能的发展速度,更需要高品质的图形。 2007年 Nvidia 第一次投入 allegorithmic 技术,开始用在图形处理器的性能改善和优化上的时候,allegorithmic 的技术就被带动流行趋势的人所关心。 allegorithmic正式步入游戏产业。 之前聚焦在影视产业的部分转移到了游戏产业,并开始开发了游戏产业用的 middleware,这时候诞生的产品就是 Substance 。 […]

Summary. / 目录。

Summary Allegorithmic的历史 序 推荐词 关于作者 关于这本书 EssentialSubstance designer Overview对次时代图形和 Substance production 的观点Procedural texture 是什么? Physically based shading and rendering User interface Preferences Texture Baker Information texture是什么? 使用 Hi-poly mesh 的 General baking setup。 ATOMIC NODE Shape Composition Procedural noise FX map Pixel Processor Export Export Bitmap Export sbsar Materials Substance painter Overview Preferences UI Shelf […]

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