用 Blender、Substance 3D 和 Toolbag 渲染的逼真 CTA 火车

今天云渲染小编给大家带来的分享是CG艺术家James Jiang“CTA列车”项目背后的工作流程，讨论了纹理处理过程，并解释了在作品中添加贴纸的原因。

介绍

大家好！我叫 James Jiang，是 Crystal Dynamics 的一名环境艺术家，来自中国。我去年五月从芝加哥哥伦比亚学院获得了计算机动画学位。毕业后，作为副环境艺术家加入 Crystal Dynamics，致力于《古墓丽影》项目，截至今年六月，晋升为一级CG艺术家。

我很喜欢电子游戏，它们是创造力、沉浸感和艺术表现力的独特融合，令我着迷且满足。当我拿起控制器研究广阔的虚拟世界，就被电子游戏所呈现的无限可能性所吸引。

作为一名视频游戏环境艺术家，始终在追寻艺术表达和技术问题解决之间的完美平衡，真的没有什么比看到一个美丽的场景在你眼前实时渲染更令人满意的了。

CTA 列车项目

在 CCC 期间，我开始了一个雄心勃勃的项目，该项目从《最后生还者》中汲取灵感。我的愿景是创造一个独特的作品，融入广受好评的游戏元素。当我在哥伦比亚大学时，我度过了一段非常独特和特殊的时光，为了纪念我生命中这一重要的篇章，我渴望制作一些真正特别的东西，能够与我的学校社区内的人们产生共鸣，让他们能够与该项目建立联系并珍惜我们共同分享的回忆。

某一天，在等火车时，一个景象引起了我的注意——一辆疾驰而过却很惊艳的火车，装饰着我们学校标志性的蓝色色调。这是我第一次意识到我们学校为 CTA 专门涂装了独特的列车。在那一刻，一个绝妙的想法在我脑海中浮现——这将是一个完美的项目。通过制作我们学校独特的火车代表，我可以记录下来芝加哥的标志性景象，因为它的设计对于每个熟悉城市交通系统的人来说都是广泛认可的，并且非常有特色！

参考

参考收集的过程比我想象的要困难，人们通常喜欢拍摄整个列车的照片，而不是放大我需要的微小机械细节，后来我设法在 CTA 网站上找到了一些当前火车的设计图。最难做的部分是火车侧面的细节以及隐藏在车下方阴影中的部分。我尽了最大努力寻找这些区域的参考资料，但仍然很难确定那里发生了什么。 

最终，我从一些火车爱好者的社媒平台视频中获得了一些细节，通过暂停视频来截取屏幕截图，以获取一些细节处的构造。

造型

建模过程在 Blender 中开始。我想使用 Blender 而不是 Maya，因为我知道在制作这种尺寸的东西时我会做出很多改变。很难得到与现实生活中的火车完全一样的比例，来回调整是我在整个建模过程中花费大部分时间的环节。

比例差不多了，我就开始思考如何有效地模块化这个模型，以节省时间，并使纹理处理过程更容易。如果仔细观察这列火车，我们会发现很多部件都可以轻松镜像处理。

镜像是在较大的零件上进行的，因为它们不会引起眼睛太多的注意，而且它们也保持足够的距离，所以不明显。下面示例中的几乎所有内容都在 X 轴和 Y 轴上镜像。我确保在中间保留一个独特的部分来打破模式，以及列车底部的细节。信号灯、车轮和通风口等较小的元素在周围重复，当与镜面部件混合时，它们有助于打破镜面图案。

我需要弄清楚所有东西应该放在哪里，时间有限，我无法雕刻每个部分。最初，我只雕刻了火车侧面和顶部的部分，因为它们占据了大部分空间。这些作品上也有直线图案，而且它们是完全笔直的（它们作为破旧的火车卖得不好）。我故意在零件的一侧添加了一个非常明显的凹痕，以帮助打破镜像图案，这也有助于讲述火车如何脱轨的故事。

经过仔细检查后，我继续雕刻火车的耦合区域，因为该区域有很多有机形状和细节。当所有的雕刻在 ZBrush 中完成后，我将它们减少到 Nanite 的合理多边形数，并将它们带回 Blender。

对于其余未雕刻的部分，使用了简单的布尔运算。blocking被正确地布尔在一起，并且应用了大多数修饰符。清理后的网格应用了斜角和加权法线修改器；我个人喜欢这种方法，因为它可以提供快速且干净的网格。雕刻和非雕刻网格协同工作效果出奇地好。

确定每一个小细节是一个乏味的过程，最大的挑战是弄清楚通常隐藏在阴影中的部分究竟发生了什么。

我必须临时制作一些看起来机械的部件，并使用 kitbash 部件。对车轮的设计，我可以使用的参考资料很少，但它们最终成为火车最详细的部分之一。

以下是我开始纹理之前的一些高多边形渲染： 

UV

UV 展开是该项目中最困难的部分，因为我需要展开大量的东西。对于 Nanite 网格，在 Blender 中放置接缝的最快方法是选择一条边作为起点，然后按住 Ctrl+L 选择接缝的末端边缘。此操作将选择点 A 和 B 之间的最短路径，但是，此方法并不总是有效，因为最短路径可能不是创建接缝的最佳路径。与非雕刻网格相比，它要容易得多，斜角网格具有环形接缝，可以在编辑模式下通过 Alt+左键单击来选择它们。 

在此阶段，准确弄清楚要镜像的内容以节省纹理空间至关重要。借助 Blender 的镜像修改器，可以使用偏移 UV 选项轻松偏移镜像 UV，而无需手动移动它们。对于这种规模的项目来说，这非常方便，因为很容易忘记每个部分应该在哪里。还可以将此修改器复制到选定的对象，这样就不需要对每个对象都执行此操作。

UV展开以后，不要忘记优化纹理像素密度！对于这个项目，火车的内部被设计成漆黑的，所以不需要给它们高密度，这对于卡在网格之间永远见不到阳光的面来说也是一样的。这个过程是打开所有的东西，选择玩家将关注的较小的部分，然后将它们放大 1.5 以获得更高的分辨率；同时选择后面/中间的面并将其缩小 0.25 以保存更高的分辨率。整个过程可以在 Blender 中完成，我使用 UV 工具包来检查纹素密度，并使用 UV 打包器来有效地打包重新缩放。 

所有部件都被打包成 7 个不同的纹理集，如该图像中不同颜色所示。 

纹理化

在 Substance 3D Painter 中，我使用 UDIM 来对该模型进行纹理处理，这种方法使得跨所有纹理集对齐细节变得更加容易。我没有使用高多边形网格进行烘焙，因为网格的多边形已经足够高，足以获取我需要的信息。相反，我只是用“使用低多边形作为高多边形”来烘焙以获得所有地图。

在 Substance 3D Painter 中处理如此密集的网格出奇地容易，尽管尝试在 4K 下处理所有 7 个纹理集是相当大的挑战。我经常需要隐藏网格以单独关注一个区域，然后以 2K 重新打开它们以查看纹理作为一个整体是如何工作的。

纹理化过程是一个非常标准的金属粗糙度 PBR 工作流程。我制作了几种定制的智能材质，并将它们用于所有纹理集。最复杂的是锈智能材料，它是一种黑色金属材料与红色锈材料的混合物。最重要的是，这种混合物还具有严重的锈斑，使其看起来陈旧且破旧。

另一种经常使用的智能材料是蓝色涂料材料。它使用经典的哥伦比亚蓝作为基础（我在下面混合了相同的锈色材料）。添加了污垢层，使颜色稍微中断，并使其看起来很旧，这也是完美闪亮的油漆层上良好的粗糙度中断。然后添加刮擦层以反映随着时间的推移自然造成的损坏，这也应用于金属边缘以显示边缘损坏。最后，添加粗糙度破坏层，以从材料的其余部分注入额外的粗糙度破坏层，并且还用于将水分固定到表面。

所有细节均与现实生活中的火车一比一，包括所有标志、徽标和火车侧面的定制油漆。一个有趣的小彩蛋是火车的编号，916大楼是我们专业学生上课的地方。

我喜欢在我的艺术作品中添加贴纸，因为我认为它们是为模型添加兴趣点的非常有效的方式，也是讲故事的绝佳机会。对于这个项目，我联系了我的朋友和老师，请他们给我一个代表他们的 png 文件。我认为这是纪念我在这里的时光的好方法。

为了最后的修饰，我在模型周围添加了一些泄漏效果以增加湿度。我认为它们打破了黑锈金属材料的统一外观，并添加了有趣的小细节。

渲染与灯光设置

最终渲染是在 Marmoset Toolbag 中创建的，这是我的游戏资产首选软件。我喜欢 Toolbag，因为我可以不断地从 Substance 3D Painter 导出纹理，并且它们会在 Toolbag 中实时更新，这样就可以看到纹理在真实光照条件下的样子。

对于相机设置，我决定使用 120mm 焦距。这种尺寸的车辆使用低焦距会使火车后部在某些角度产生很大的变形，120mm焦距会使物体看起来紧凑而强大。

我没有对灯光做任何太花哨的事情，我使用了 Painter Studio 02 中我最喜欢的工作室灯光环境作为环境光。我确保火车顶部有亮点，可以产生漂亮的反射来展示粗糙度图。我还添加了聚光灯，从侧面照亮火车头。此外，在火车底部附近添加了几个聚光灯，以增加底部的可见度。

渲染完成后，我喜欢在 Lightroom 中进行一些颜色分级和增强。通常，我只是调整曝光以确保一切看起来都可见，并且只对颜色进行细微的调整。对于纹理和锐化，我不怎么设置太高的参数。Lightroom 中的此通道是为了让渲染看起来更好，而不是以不切实际的方式改变颜色和细节。

结语

在哥伦比亚大学的最后一个学期，我花了大约 6 周的时间来完成这个项目。不幸的是，我当时还有其他事情需要处理，我希望我有更多的时间来打磨。这个项目是对我的技能和耐心的一次巨大考验，考虑到我所拥有的时间，我对自己的成果感到很满意。我真正高兴的是我学校的人们喜欢这个项目，并且它被发布在学校的社交媒体上。对我来说，这是纪念我在哥伦比亚大学时光的最好方式，这也是我最初开始这一切的原因。

在这个行业工作了一年之后，现在回顾这个项目，我意识到我有很多可以改进的地方。我认为这就是我们这个行业的美妙之处，你总是可以学到新的东西并将它们应用到你未来的工作中。迫不及待地想做出下一个最好的事情！

以上就是我的全部分享，感谢大家的耐心阅读观看，如果你觉得我的分享比较有用，那么也动手试试看吧！