制作心得之(二)

KATANA
KATANA是一个整合了灯光Lighting、着色shading、贴图Texture、算图Render的节点式框架软体 (framework)，同时也包含了3D场景的管理与流程工具的再研发，最早是由Sony Imageworks给内部做Lighting的工具，后来CG软体大厂The Foundry开发为套装软体对外公开贩售。
Katana 用到现在，我发现我很少用到Node Graph（节点区），大部份的设定在Template (页面）都设定好了，除了最终端Output (输出）需要手工设定外，剩下的只需要好好在Shading (材质）这块努力就好了。不过，还是趁着空闲之余去把整个系统的架构了解一下，基本上就是Input (输入）一堆该有的元件：模型、摄影机、材质系统，然后调材质、打灯，最后Output (输出） 。

不同物件 Assign 同一材质
在 MAYA 中 assign (指定) 一个材质球到物件上，最简单的方法就是用滑鼠中键拖过去，然后，要看物件的 Shading Group，就把它放到 Hypershade 中。但是，如果今天要在不同物件上 assign 同一材质，物件可以一个一个选取，也可以建立一个方便选取的 Object Set。在 KATANA 中，要把材质球 assign 到物件上必须要有两个元素：物件与材质。要在不同物件上 assign 同一材质，跟 MAYA 一样，就是选取与置放，而 KATANA 有个比较特别的做法叫 Collection。我们可以透过手动的选取或者经由物件ID Tokens 加上一条简单的Expression (连我都会就知道多简单了)，就可以轻松地把要选取的物件搜集起来，然后assign 材质上去，因此我们只要把材质的路径填上去，再把Collection 的路径也放上去，这样就完成assign 材质的动作了。
那，什么是 ID Tokens?
ID Tokens 是一种标记，是物件命名的记号，例如: IDMetal、IDWood、或是IDCloth 之类的，大公司会把物件的材质属性作一个粗分，这样就可以在Collection 上面做到最基础的选取条件，剩下的再藉由物件各自的名称来做其它的Collection 条件设定。这种做法的好处，就是无论这物件的层级跑到哪里去或者物件改了名字，只要ID 还在，基本上都还会在Collection 中，这对于Pipeline 也是相对的弹性。
一个物件有两种 Look
针对一个物件，却要有两种质感的 Look (样貌)，大公司提供了一个非常原始的做法，但也是满有效的啦，只是我认为很没效率。那就是运用 Mix Node 加上无止境的 ISO 来做二分法的区别。 ISO 在大公司里面是 Isolate (隔离) 的简写，其实就是 Mask (遮罩) 的意思。假如我今天要在一棵石头上做出干湿两种不同的 Look，最基本的 Specular (高光) 与 Reflection (反射) 就会有所差别。以前我的做法就是用 Layered Shader 分别做出两种不同属性的材质球，再用 Mask 来定义两区的范围。但KATANA 目前没有这东西(听说是换了RIS 后暂时没有Layered Shader，所以每个Channel 就要用无止境的ISO 来分离两种属性该有的颜色与各项资讯。材质球里的数字，最常见的就是浮点数 (Float Value) 与颜色 (R、G、B)。Specular Intensity 就是浮点，除了数字外也可以用Texture Map 来表现区域的变化值，而Specular Color 很明显的就是颜色 (但也可能只有黑白)，因此针对不同浮点的大小就会用Remap 来做些小小修正，做出不同数字的范围。但也因为要用一大堆的Remap、一大堆的Mix、跟一大堆的ISO，所以KATANA 里的Shading Network 常常都比东京地铁还要复杂。基本上在Texture Map 上动手脚不外乎就是加减乘除，分离要用的区块，最后，就会得到想要的数字与颜色了。
Reference Photo (参考图)
现在电影里面有数不清的 VFX，相对的，就会有数不清的 Digital Double (动画假人 / 数位替身)。要拍 Digital Double 的 Reference Photo 时，大公司通常都会在摄影棚内，单独拍摄这些物件的细节。角色物件的部分，会特别处理，棚拍的光源会接近 Look Dev 里 Template Texture Shot 的 HDRI 设定，这样就可以用很类似、且统一的光源环境来调整质感。而拍摄这种照片通常会有两种模式: Polarized (偏振) 跟Un-Polarized (非偏振)，一张是用PL 把反光滤掉，呈现接近Diffuse (漫射) 的状态，另一个就是完全保留物件上的Highlight (高光)。接着，回到公司后把两张照片用 Difference (一种混色模式) 叠在一起，就会看到很像 Spec Pass (高光图层) 的图像了。这种作法可以比较清楚的观察到物体针对反光与亮度的表现和分布。虽然 Specular 是不存在于光学当中的，但在 CG 里面我们必须要去定义这个高光的范围、受光状况、反光...等等的表现。以前在画贴图时，绝大多数都是用经验去指定亮度跟质感，但要接近实际物体真实的状况反而要多多参考实体的一些质感反应。

PBR Physically Based Render
这个概念其实满早以前就有听说了，但也还没真的看人用过，大公司自己的 Library 感觉起来，有在建立这类模型的资料库。 PBR (物理基础算图) 的材质球属性分为AMR 三类: A = Albedo 就是Diffuse (sRGB)， M = Microsurface 也可以叫Roughness (Linear) ，R = Reflectivity 其实就是Specular (sRGB) 啦! 现在已经有越来越多物件的AMR 被定义出来，这样在画贴图、或者调材质时，就可以当作参考的依据，至于详细的部分可以参考这个网址。这个规则在以前不是那么好实现，现在因为 3D Texture Paint 软体越来越多了，我们就可以针对不同 Channel 的 Color Space 来各自设定。
其实在这里有很多步骤跟观念都是跟着许多理论在走，虽然有时候很啰唆，不过，要做出真实质感的物件，就要尽量照着理论来走，只是真的照着物理特性下去做会很丑，所以也要稍微斟酌一下，还是以好看为主啦。