下载文档原格式
3D游戏常⽤技巧NormalMapping（法线贴图）原理解析——基础篇1、法线贴图基本概念 在制作3D游戏时，常常遇到这样⼀个问题：⼀个平⾯，这个平⾯在现实中并不是⼀个“平”⾯，例如砖墙的表⾯带有⽯质浮雕等等。
这种情况下如果只是简单的做⼀个平⾯，则让⼈感觉严重失真，如图1所⽰；⽽如果⽤很密集的三⾓形去表⽰这类略有凹凸的表⾯，则性能上⼤⼤下降。
研究⼈员发现，⼈眼对物体的凹凸感觉，很⼤程度上取决于表⾯的光照明暗变化，如果能通过⼀张贴图在⼀个平⾯上表现出由凹凸造成的明暗变化，则可以让⼈眼感觉这个平⾯是凹凸不平的（虽然这个平⾯还是平的）。
法线贴图正是为了这个⽬的⽽产⽣的。
图1 不同细节程度的蜡烛 准确的说，法线贴图是Bump Mapping（凹凸贴图）的其中⼀种。
第⼀个Bump Mapping由Blinn在1978年提出，⽬的是以低代价给予计算机⼏何体以更丰富的表⾯信息。
30年来，这项技术不断延展，尤其是计算机图形学成熟以后，相继出现了不少算法变体，法线贴图就是其中很重要的⼀种。
研究⼈员对法线贴图进⼀步改进，出现了Parallax Mapping（视差贴图）, Relief Mapping等技术，实现了更逼真的效果。
本⽂仅针对法线贴图进⾏介绍。
⼀条法线是⼀个三维向量，⼀个三维向量由x, y, z等3个分量组成，在法线贴图中，把(x, y, z)当作RGB3个颜⾊的值存储（如图2），并将其每个分量映射到[-1, 1]。
例如，对于x, y, z各有8位的纹理，[0， 128， 255]表⽰法向量(-1, 0, 1)。
图2 利⽤彩⾊通道存储法线贴图2、切线空间 法线贴图中存储的法线最初是定义在世界空间中，但在实际中，这种⽅式很少见，因为只要物体移动，法线贴图则不再有效。
另⼀种⽅式就是将法线存储在物体的局部空间中，物体可以进⾏刚体变换（平移，旋转，缩放），法线贴图依旧有效，但是这种⽅法并不能应对任何⽅式的变换，并且法线贴图不能在不同物体进⾏复⽤，增加了美⼯的负担。
我们都知道，一个三维场景的画面的好坏，百分之四十取决于模型，百分之六十取决于贴图，可见贴图在画面中所占的重要性。
在这里我将列举一些贴图，并且初步阐述其概念，理解原理的基础上制作贴图，也就顺手多了。
我在这里主要列举几种UNITY3D中常用的贴图，与大家分享，希望对大家有帮助。
01首先不得不说的是漫反射贴图：漫反射贴图diffuse map漫反射贴图在游戏中表现出物体表面的反射和表面颜色。
换句话说，它可以表现出物体被光照射到而显出的颜色和强度。
我们通过颜色和明暗来绘制一幅漫反射贴图，在这张贴图中，墙的砖缝中因为吸收了比较多的光线，所以比较暗，而墙砖的表面因为反射比较强，所以吸收的光线比较少。
上面的这张图可以看出砖块本身是灰色的，而砖块之间的裂缝几乎是黑色的。
刨去那些杂糅的东西，我们只谈明显的，漫反射贴图表现了什么？列举一下，物体的固有色以及纹理，贴图上的光影。
前面的固有色和纹理我们很容易理解，至于后面的光影，我们再绘制漫反射贴图的时候需要区别对待，比如我们做一堵墙，每一块砖都是用模型做出来的，那么我们就没有必要绘制砖缝，因为这个可以通过打灯光来实现。
可是我们如果用模型只做了一面墙，上面的砖块是用贴图来实现，那么就得绘制出砖缝了。
从美术的角度，砖缝出了事一条单独的材质带外，还有就是砖缝也是承接投影的，所以在漫反射图上，绘制出投影也是很有必要的，如下图：没有什么物体能够反射出跟照到它身上相同强度的光。
因此，让你的漫反射贴图暗一些是一个不错的想法。
通常，光滑的面只有很少的光会散射，所以你的漫反射贴图可以亮一些。
漫反射贴图应用到材质中去是直接通过DiffuseMap的。
再命名规范上它通常是再文件的末尾加上“_d”来标记它是漫反射贴图。
凹凸贴图Bump maps凸凹贴图可以给贴图增加立体感。
它其实并不能改变模型的形状，而是通过影响模型表面的影子来达到凸凹效果的。
再游戏中有两种不同类型的凸凹贴图，法线贴图（normalmap）和高度贴图(highmap)。
CAD三维模型修复与光顺技巧CAD（Computer Aided Design）是一种广泛应用于工程设计和制造的软件，能够帮助用户进行三维建模和设计。
在CAD软件中，三维模型的质量对于后续的设计和制造过程至关重要。
然而，由于各种原因，三维模型可能存在一些问题，比如几何错误、模型缺陷等。
本文将介绍CAD三维模型修复和光顺的一些技巧，帮助您提高模型质量。
修复CAD三维模型的第一步是检查模型中的几何错误。
这些错误可能包括重复的边、奇点、不连续的边缘等。
大多数CAD软件都提供了一些工具来自动检查和修复这些错误。
例如，在AutoCAD中，您可以使用“检查”命令来查找并修复几何错误。
在修复过程中，您可以根据软件的提示执行相应的操作来解决这些错误。
一旦几何错误得到修复，接下来的一步是修复模型中的缺陷。
这些缺陷可能包括漏面、面片交叉、内部面边缘的不连续等。
修复缺陷的方法有很多，取决于具体的模型和CAD软件。
例如，在SolidWorks中，您可以使用“修复模型”命令来修复模型中的缺陷。
在修复过程中，您可以使用软件提供的工具，如合并面片、修改边线等，来解决这些问题。
除了修复模型的错误和缺陷，光顺也是提高模型质量的重要步骤之一。
光顺可以使模型的表面更加平滑、精细，从而提高模型的外观和质感。
光顺的方法有很多，包括使用细分曲面、应用平滑算法等。
在大多数CAD软件中，您可以使用“光顺”或“平滑”命令来光顺模型。
在执行光顺操作时，您可以选择合适的参数，如平滑系数、曲面细化等，来控制光顺的效果。
除了常规的修复和光顺操作，还有一些高级的技巧可以进一步提高模型的质量。
例如，在处理具有复杂几何形状的模型时，您可以使用“分析”功能来查找模型中的问题。
这些问题可能包括悬挂面、小面、尖角等。
通过分析功能，您可以快速定位和修复这些问题，以确保模型的几何形状和结构的完整性。
此外，CAD软件还提供了一些辅助工具来帮助您更好地修复和光顺模型。
例如，在处理模型的不连续边缘时，您可以使用“曲面修复”或“修复边”命令来修复边缘的不连续。
检查与修复3D模型中的常见问题在进行3D建模和设计过程中，常常会遇到一些与3D模型相关的问题。
这些问题可能会导致模型质量下降，影响最终的渲染效果。
因此，及时检查和修复这些常见问题是至关重要的。
本文将介绍一些常见的3D模型问题，并提供一些解决方案。
1. 顶点无效问题：顶点无效问题通常指的是模型中存在重复的、凌乱的或无效的顶点。
这些顶点可能会导致渲染错误、边缘融合或形状变形等问题。
解决这个问题的方法是使用3D建模软件中的“合并顶点”功能来删除无效的顶点。
这样可以确保每个顶点都被正确连接，并且不会出现渲染错误。
2. 边缘翻面问题：边缘翻面是指模型中的一些边缘或面片朝向错误，导致渲染时显示不正常。
为了解决这个问题，可以使用3D建模软件中的“翻面”功能，将朝向错误的面片翻转到正确的方向。
这样可以确保模型的表面平滑，并且渲染效果更加真实。
3. 非规则面片问题：非规则面片是指模型中存在的面片不规则，边缘线曲折，导致渲染时出现形状不正常的情况。
解决这个问题的方法是使用3D建模软件中的“优化模型”功能。
这个功能可以自动对模型进行优化，并生成规则的、光滑的面片。
这样可以确保模型在渲染时形状正常，视觉效果更加出色。
4. 三角面片问题：三角面片是指由三个顶点组成的面片。
如果过多的使用了三角面片，会使模型的表面变得不平滑，并且在渲染时出现瑕疵。
解决这个问题的方法是使用3D建模软件中的“四边面转换”功能，将三角面片转换为四边面片。
这样可以提高模型的表面平滑度，并且渲染效果更加逼真。
5. 模型缺失问题：模型缺失是指模型中缺失了一些细节或部分。
如果模型的细节不完整，最终的渲染效果会受到影响。
解决这个问题的方法是使用3D建模软件中的“增加细节”功能，根据实际需要在模型上增加或修复细节。
这样可以确保模型的完整性，并增强渲染效果的真实感。
除了上述问题之外，还有一些其他常见问题需要注意。
例如，模型的尺寸是否正确，是否存在重叠的面片或顶点，是否存在断裂的边缘等等。
机械模型次时代建模流程一、低模拓扑1•高低模的匹配★2•低模的最优化★★3•展UV的最优化★4•低模烘培要求★二、贴图烘培1•烘培法线贴图★★★2•烘培AO贴图★三、贴图绘制1•法线贴图的修改★★2•漫反射贴图的绘制★3.贴图接缝处理★★4•高光贴图的绘制★一低模的拓扑1.高低模的匹配（注：本文所有图片看不清可放大观看）高模与底模本身面数差距很大，所以高低模只需要做到相切或者包裹就行，前提是尽量贴合。
高模的制作就不阐述了，总之高模细节越多，越好看最终效果就越好。
用低模去匹配高模的目的只是为了底模在形状大小上与高模看起来一样。
2.低模的最优化做到低模面数和模型结构的最优结合，既用最少的面去最大可能的表现模型的结构。
要求：1.机械模型的制作主要是对模型结构的了解，熟练布线，合理的分配有限的面数，不要浪费面数。
2.了解什么样的细节和形状可以用法线贴图表现，能用法线贴图在低模上表现的细节和结构不用做。
中。
时魁02】三SF^：360巔：廊FFS: ⑶.922上图中低模加上法线贴图后的效果，凹槽和齿轮都能体现出来，在面数和结构上取个折上图箭头所指的切角、凹槽和凸起都不用制作，在低模上用法线贴图可以直接表现。
上图是低模加法线贴图的效果， 箭头所指地方都是法线贴图表现出来的细节。
一般的小凹槽和小突起不起到模型柱体结构的细节都可以在法线贴图上体现。
3.展UV 的最优化上图是尽量把 uvUV 框，不浪费，UV 的摆放位置利于绘制贴 图。
肿|畋□ L口 0dlll\—limn niriiii I I I I I I I i ■i ~~r rMV I* S'r «■・■上图UV格子的大小可看出UV比重的分配，分配原则是按模型细节多少和模型结构的主次关系来定。
图二图一红色UV是自动展平后的大小，图二是经过放大后的UV。
因为此处为齿轮齿面的UV，包含的细节很多，所以需要更大的UV空间来表现细节，特别是法线贴图的细节表现，如果UV所占空间过小，而模型细节多，法线贴图表现非常不理想。
3D游戏中法线贴图技术的应用/view-1 法线贴图的原理一个表面的凹凸信息可以通过每个点的法线向量在RGB通道中记录并保存下来。
使用贴图的时候根据记录的法线向量来实现视觉上凹凸效果。
法线贴图的颜色看起来有些奇怪，这是法线贴图的RGB值取得并不是颜色，而是每个点的法线向量的三个分量，一个三维向量由X、Y、Z等3个分量组成，以这3个分量当作红绿蓝3个颜色的值存储。
2 法线贴图的应用以及存在的问题使用法线贴图可以将高精度模型的细节转换为一张图，然后将其应用在低多边形的模型上，通过渲染以实现所要表现的细节，这大幅减少了实际需要计算的模型面数，加快了显示和渲染的速度。
我们除了通过计算高精度模型的凹凸细节和低精度模型之间的差值来获取法线贴图外，还可以使用PHOTOSHOP软件，按照法线贴图的颜色来制作，但这种通过绘制的方法得到的法线贴图，并不准确，在游戏模型的制作中用的不多，所以得到法线贴图的最常用方式还是通过高精度模型与低精度模型的计算而得到的。
在使用法线贴图时，我们都知道视角接近水平时法线贴图的缺点很明显，法线贴图只是改变了的表面上的光照结果，并没有像置换贴图那样实际改变模型的形状，这给游戏模型的制作过程中带来的具体问题就是：在模型边缘处有着明显的接缝，接缝的部分无法让模型产生所谓“真正”的细节。
另一个方面，法线贴图也无法实现自身内部的遮挡，不能够有效解决解决更大的凹凸情况，在表现平面上凹凸起伏较大的场景时效果不佳，在游戏制作中，它只能用在对遮挡关系不敏感、凹凸起伏不大的场景中。
3 法线贴图与视差贴图的关系为了解决法线贴图弊端，在法线贴图的基础上出现了新的视差映射贴图技术。
视差映射贴图在控制纹理的技术上有了进一步提高，打开它的阿尔法通道，你会看到在阿尔法通道中除了储存有与法线贴图相同的信息外，还有通过饱和度来记录表面凹凸高度信息的功能，这一点是法线贴图所不具备的。
由于在阿尔法通道中记录有表面凹凸高度的信息，这样就可以实现一个表面前部的凹凸纹理能够遮蔽到后面的纹理，这样就具有更为符合实际情况的凹凸效果。
c4d利用法线贴图小技巧简化建模及增加真实性首先看看我们本贴示例要实现的是什么:我要阐述的问题只是一种思路和概念，没有涉及具体操作，没有基础的朋友最好先了解一下bodypaint以及C4D常规应用的基本常识，否则可能会看不明白。
以下内容是我长时间积累在记事本上的记录，不是一天写出来的，可能有些散，大家可以捡有兴趣的部分看看.这个是关于法线贴图的一些另类创作思路，这一层是理论部分，着急看示例过程的朋友请直接前往下一层，大家都知道我们现在都是使用高模映射的方式来产生法线，好了，引出话题来了，继续.是否3D模型细节都需要使用高模雕刻来得到法线贴图呢，显然答案不会是绝对肯定的，就现有技术而言，雕刻并不等于最大效率，也不代表最低成本。
当然，此处并非否认雕刻软件的价值，只是要我们思考一下，当前阶段是否有必要过于依赖数字雕刻技术。
以我们现有的软硬件平台设备而言，直接驱动雕刻后的高模来动画或是用于交互显然是不现实的，我想即便是能实现的一天资源也不会被如此滥用，特别是交互领域的应用(例如3D游戏)。
这样就产生了一个问题，我们使用雕刻软件来精心雕琢的模型转为法线之后，高模就没有再次的实际用途了，或者说是没有充分的被利用，只是充当了一个过程产物。
这个用途指的是广义上的，及真正体现其价值的应用，例如被最终用于CG 渲染之类;大家不必为我这个说法来研究字眼错误或是语法问题，领会精神!呵呵。
我要说的是，在很多情况下，我们可以使用更廉价的办法来创建法线贴图，雕刻并不是法线贴图的唯一途径。
说道此先来阐述一下法线贴图的概念吧，观点是基于我个人经验的，如有错误或是跑偏还请大家纠正。
法线贴图目前常用的有两种模式，对象法线与相切法线，相切法线又称局部法线。
至于二者的区别，过后细说，先看看法线与凸凹的效果与原理差别。
什么是法线(Normal)呢，法线即是几何体(三角形)正面的朝向，通过这个方向与灯光的角度来计算改几何体是否被照亮以及照亮的程度，这是数字3D场景光影着色概念的基础。
xxxxxxxxxxxxxxx（数字媒体艺术）毕业论文I3D网络游戏角色建模制作研究摘要：目前我国的网络游戏玩家日益增多，而3D游戏则是当下最主流的游戏类型。
二十一世纪的今天伴随着索尼公司和微软游戏机的发布，游戏进入了高品质画面的时代。
由于游戏硬件的不断发展和进步，以及人们对游戏画面冲击力的不断追求，次世代游戏在品质上面与传统PC相比上了一个大台阶。
由此次世代游戏美术制作相关领域的技术发展也受到游戏美术制作人员的巨大关注。
以暴雪公司为首的网络游戏飞速发展，如当时的魔兽世界到近期的守望先锋等一批高品质画面的网游，出现在世人面前，吸引了众多游戏玩家的目光。
和传统游戏相比，次世代游戏是把次世代数字艺术技术融入到游戏之中，通过增加模型和贴图的数据量来改善游戏的画面效果。
本文通过仔细分析说明了角色模型设计的原则、规范和流程，从而深入的分析总结次世代角色模型的创建、高模的制作、法线贴图的烘焙，如何选择合适的建模软件和建模方法进行游戏角色的制作。
关键词：maya，zbrush，角色建模，贴图渲染，PhotoshopNetwork 3D game role modeling researchAbstract: At present, China's online game players are increasing, and 3D game is the most mainstream game type. Twenty-first Century today with the release of Sony Corp and Microsoft consoles, the game entered the era of high-quality screen. Due to the continuous development and progress of the game hardware, as well as the continuous pursuit of the impact of the game screen, the next generation game in the quality above the traditional PC compared to a large step. By this generation game art production related field of technology development also by game art production personnel great attention. Blizzard companies led by the rapid development of online games, such as the then World of Warcraft to the vanguard of the recent watch a number of high-quality screen games, appeared in the world, attracting many players eyes.Compared with traditional games, the next generation game is the next generation of digital art technology into the game, by adding models and textures to improve the amount of data the game screen effect. Through careful analysis shows the principles, norms and procedures of role model design, thus further analyzing and summarizing the role model of the next generation to create, manufacture of high model and texture baking law, making modeling software and how to choose the appropriate modeling method of game character.Key words: Maya, ZBrush, role modeling, texture rendering, Photoshop目录第1章绪论 (1)1.13D游戏角色的研究意义 (1)1.23D网络游戏行业现状 (1)第2章游戏角色制作概述 (2)2.1游戏角色的作用 (2)2.2游戏角色制作的关键技术 (2)第3章游戏角色的制作思路 (3)3.1角色的设定与创意 (3)3.2角色的特点 (4)第4章游戏角色建模工具 (5)4.1三维制作软件 (5)4.1.1 MAYA功能介绍 (5)4.2雕刻软件 (5)4.2.1 ZBRUSH功能介绍 (5)4.3ZBRUSH雕刻 (6)4.3.1 自定义笔刷 (6)4.3.2 笔刷的控制 (7)第5章角色建模的制作流程 (8)5.1制作基础模型 (8)5.1.1角色低模制作 (8)5.1.2 高模雕刻 (10)5.2UV拆分 (17)5.3贴图烘培与绘制 (19)致谢 (26)参考文献 (27)第1章绪论1.1 3D游戏角色的研究意义网络游戏是一种新兴的产业，从上个世纪救末的初级发展到近几年来的快速发展，可谓是如日中天，现在的网络游戏产业处在成长阶段并快速趋向成熟发展的阶段。
