在线工具推荐：3D数字孪生场景编辑器 - GLTF/GLB材质纹理编辑器 - 3D模型在线转换 - Three.js AI自动纹理开发包 - YOLO 虚幻合成数据生成器 - 三维模型预览图生成器 - 3D模型语义搜索引擎

25 三月

如何对 3D 模型进行纹理和着色

创建 3D 模型是一种非常有益的体验，需要大量的技巧和创造力。然而，即使是最复杂和最详细的模型，也只能通过适当的纹理和阴影来平淡无奇。纹理和着色是 3D 建模的两个基本元素，可以决定项目的结果。如果您不熟悉 3D 建模，纹理和着色过程可能看起来令人生畏，但通过选择正确的技术和工具，您可以创建令人惊叹且栩栩如生的模型。这篇博文将介绍 3D 模型纹理和着色的基础知识。我们将讨论不同类型的纹理，例如漫反射、镜面反射、法线和置换贴图，以及如何创建它们。我们还将深入研究各种着色模型，包括 Phong、Blinn-Phong 和基于物理的渲染，以及如何将它们应用于您的模型。在这篇博文的最后，您将对如何对 3D 模型进行纹理和着色以使其栩栩如生有深入的了解。所以让我们开始吧！

3D 模型纹理和着色的基础知识

纹理和着色是 3D 建模的两个基本元素，可以使您的创作栩栩如生。纹理为模型添加细节和颜色，而着色则控制光线与模型表面的交互方式。

不同类型的纹理以及如何创建它们：

纹理对于向 3D 模型添加视觉细节至关重要。3D 建模中常用几种纹理，包括漫反射贴图、镜面反射贴图、法线贴图和置换贴图。

漫反射图：

漫反射贴图是一种最基本和最常用的纹理。它为模型的表面添加颜色和纹理，并模拟其材料。它也被称为反照率地图。您可以使用 Photoshop 或 GIMP 等图像编辑软件来创建漫反射贴图。以下是创建漫反射贴图的步骤：

创建一个与 3D 模型的 UV 贴图尺寸相同的新图像。

在图像上绘制所需的颜色和纹理。

将图像另存为 PNG 或 JPEG 文件。

使用 UV 贴图将纹理应用于 3D 模型。

镜面贴图：

镜面贴图控制从模型表面反射的光量。它刺激材料的光泽度或反射率。要创建镜面反射贴图，您可以按照以下步骤操作：

创建一个与 3D 模型的 UV 贴图尺寸相同的新图像。

将镜面反射高光绘制到图像上。镜面高光是材质反射最多光线的区域。

将图像另存为 PNG 或 JPEG 文件。

将纹理应用于 3D 模型的材质设置。

法线贴图：

法线贴图通过模拟曲面上的凹凸、凹槽和折痕来为模型添加曲面细节。它通常用于游戏开发中，以在不增加模型多边形数量的情况下添加细节。要创建法线贴图，您可以使用 GLTF 编辑器 -NSDT 等专用软件。步骤如下：

将 3D 模型导入软件。

创建与原始模型形状相同的低多边形模型。

UV 展开两个模型。

将法线贴图从高多边形模型烘焙到低多边形模型。

将法线贴图另存为 PNG 或 TGA 文件。

将法线贴图应用于模型的材质设置。

位移图：

置换贴图可增加模型表面的高度和深度，从而创建更详细、更逼真的外观。它可以采用与法线贴图相同的方式创建，但需要更高的多边形数量才能获得更多细节。以下是创建置换贴图的步骤：

创建与原始模型形状相同的高多边形模型。

UV 展开高多边形模型。

从高多边形模型创建置换贴图。

将置换贴图另存为 16 位 TIF 或 PSD 文件。

将置换贴图应用于模型的材料设置。

各种着色模型以及如何将它们应用于模型：

着色模型用于模拟光线与 3D 模型表面的交互方式。不同的着色模型具有不同的优点和缺点，选择正确的模型会显着影响 3D 场景的最终外观。三种常见的着色模型是：

Phong 着色模型：Phong 着色模型由 Bui Tuong Phong 于 1970 年代推出。它是一个简单的模型，它根据观看者与表面法线之间的角度、光线与表面法线之间的角度以及镜面反射指数来计算像素的颜色。Phong 模型产生清晰的高光，可以使模型看起来像塑料或金属。以下是将 Phong 着色应用于模型的步骤：

定义模型的曲面法线。

定义光源的位置。

计算表面法线与光源之间的角度。

计算曲面法线与观察者之间的角度。

计算反射矢量。

计算镜面反射和漫反射照明值。

将照明值应用于模型。

Blinn-Phong 着色模型：Blinn-Phong 着色模型由 Jim Blinn 于 1970 年代引入，并扩展了 Phong 模型。它将镜面反射指数替换为镜面反射功率参数，该参数对曲面法线的微小变化不太敏感。Blinn-Phong 模型比 Phong 模型产生更柔和的高光，并且计算速度更快。以下是将 Blinn-Phong 着色应用于模型的步骤：

定义模型的曲面法线。

定义光源的位置。

计算半角向量。

计算镜面反射和漫反射照明值。

将照明值应用于模型。

基于物理的渲染 （PBR）：PBR 是一种现代着色模型，旨在模拟现实世界中的光行为。它考虑了表面材料的物理特性，如反射率、粗糙度和金属度，以及光源的特性，如强度和颜色。PBR 产生逼真准确的结果，并广泛用于游戏开发和电影制作。以下是将 PBR 着色应用于模型的步骤：

定义模型的曲面法线。

定义光源的位置。

定义材料属性，例如粗糙度和金属度。

根据表面材料和光源属性计算镜面反射和漫反射照明值。

将照明值应用于模型。

应用纹理和着色模型的技术：

现在我们已经介绍了纹理和着色模型的基础知识，让我们讨论一些将它们应用于模型的技术：

UV映射：UV 贴图是将 3D 模型的表面展开到 2D 平面上，以便可以准确地应用纹理。该过程包括在模型中选择接缝，然后将曲面展平到 2D 平面上。UV贴图可以手动完成，也可以使用Blender或Maya等专用软件完成。

纹理绘画：纹理绘制涉及使用 Substance Painter 或 Blender 的纹理绘制模式等软件直接在模型表面上绘画。这是为模型添加复杂细节和表面纹理的绝佳方式。

法线贴图：法线贴图使用法线贴图将曲面细节添加到模型中。法线贴图通过操纵光线从表面反射的方式来模拟模型表面上的凹凸和折痕。法线贴图是一种流行的游戏开发技术，用于创建更详细、更逼真的模型。

对 3D 模型进行纹理和着色的基本步骤：

以下是对 3D 模型进行纹理处理和着色时要遵循的基本步骤：

UV映射：对 3D 模型进行纹理处理的第一步是创建 UV 贴图，即 3D 模型表面的 2D 表示。此步骤涉及展开 3D 模型并将其展平到要绘制或纹理的 2D 平面上。

纹理创建：一旦你有了UV贴图，你就可以创建纹理了。存在许多类型的纹理，包括漫反射、镜面反射、位移和法线贴图。每种类型的纹理都有不同的用途，可以使用不同的软件（例如GLTF 编辑器 -NSDT）创建。

材料创作：除了纹理之外，3D 模型还需要定义光线如何与其表面相互作用的材料。您可以使用着色器编辑器创建材质，例如 Blender 或 Unity 中的编辑器。材质可以基于特定的纹理，也可以是程序化的，这意味着它们是以数学方式生成的，而不是基于图像生成的。

照明设置：一旦你有了纹理和材质，就可以为你的3D场景设置照明了。光源的类型和位置将影响纹理和材质在模型表面上的显示方式。您可以使用方向光源、点光源或面光源来创建不同的照明场景。

描影法：最后，是时候将着色模型应用于 3D 模型了。如前所述，有几种不同的着色模型可供选择，每种模型都有其优点和缺点。选择最适合您的项目并将其应用于您的模型。

结论

总而言之，纹理和着色是创建逼真的 3D 模型的关键步骤。按照本博客中提到的步骤和技术，您可以创建看起来逼真且专业的详细、纹理和阴影良好的 3D 模型。掌握纹理和着色需要时间和练习，但只要有耐心和毅力，您就可以创建令人惊叹的 3D 场景，捕捉观众的想象力。