案例：使用Maya和UE5设置太空站模块化环境

今天瑞云渲染小编给大家带来的案例分享是意大利的CG艺术家Marco Autilio创建空间站3D环境的过程，会详细说明如何使用由三个纹理组成的一个连续纹理来制作整个环境。

介绍

大家好，我叫Marco，是来自意大利的3D环境艺术家，有着工业设计和模型制作的背景。自小喜欢创作电子游戏，后来将职业重心转向了为游戏制作3D环境和道具艺术。在英国伦敦的Escape Studios完成游戏艺术短期课程后，我开始在同一所大学担任工作室助理。虽然我还没有在游戏行业工作过，但我渴望尽快实现这一目标。

灵感

说到3D游戏艺术，我一直是Paul Pepera的忠实粉丝，他是一位传奇的艺术家，不幸过世后留下的作品成为了许多艺术家未来多年的灵感力量，带来了无法估量的价值。

我的最新项目致敬了Pepera最著名的概念之一，并在MAYA和虚幻引擎5中重新复现了它。作为我个人技能成长的一部分，项目的主要重点是揭开连续纹理的神秘面纱，这需要进行仔细的规划。直到现在，我都觉得这有些超出了我的能力范围。因此，我决定挑战自己，尝试使用由三个纹理组成的一个连续纹理来创建整个环境：基础颜色、法线和打包的AO（环境光遮蔽）——粗糙度——金属度（AORM），旨在制作出有影响力但简单且可行的东西。

前期制作

我开始收集一些Paul Pepera概念的参考资料。主要参考涵盖了整体环境、资产、氛围、灯光和摄像机角度，而其他参考资料则有助于关注机械细节，以帮助我在3D中理解他的概念。

我最初的重点是分解参考图，以下是我的主要要点：

• 确定好主角以及将成为模块套件一部分的重复资产；

• 进一步列出并分成较小的可重复使用的资产，提高在3D建模阶段的效率。

• 利用4x4米的平面作为参考，在视觉上把握空间中物体的比例，有助于后期设置纹理像素密度；

• 确定连续纹理中所需的材料数量（金属、织物、塑料等类型）。

白模

为了更好地了解资产的比例，我在Maya中进行了白模模型制作阶段。在此过程中，我将使用简单的3D形状构建一个3D草图场景，使其能有相对快速且粗糙的表现。对结果满意后，我便将其导出到虚幻引擎中进行快速光照处理，以进一步了解环境的形状和深度。

臭名昭著的连续纹理

在这一点上，我已经收集到足够的信息来启动连续纹理的规划。该过程很简单：在Maya中确定我的纹理像素密度（400x400厘米平面的2048像素纹理），我在UV上直观地确定了资产将占用多少纹理空间。这使我能够在纹理上画出横向线条，定义我的ID装饰。

在这个阶段，一切都相对粗糙，我打算利用手绘的草图来尽快推进这个过程，同时关注资产在厘米和相应的像素尺寸之间的关系，这些像素尺寸将占据我的UV空间。例如，如果正方形门看起来是150厘米见方，我创建了一个768像素（相当于150厘米）的装饰，以包含整个门的UV外壳。在将纹理分割为装饰的同时，我还为每个装饰分配了一个颜色ID，这样以后在Quixel Mixer中方便应用不同的材质。

连续纹理的纹理阶段也相对简单。在这个任务中，我使用Quixel Mixer。这是一款直接从Megascan库访问纹理的免费纹理软件。我选择了一些材质，并使用先前创建的ID贴图颜色作为“蒙版”，将它们分配给每个装饰。

我故意选择了无聊且简单的纹理，因为我打算之后在虚幻引擎5中调整颜色、粗糙度或金属性等参数。在Quixel中，我创建了一个导出以下纹理集的模板：基本颜色、法线和AORM。后者则是一种纹理，其红色、绿色和蓝色通道分别包含了打包的环境光遮蔽（AO）、粗糙度（R）和金属度（M）。

最终的灯光和渲染设置

3D建模的阶段是涉猎操作最广泛的，但也是相当令人兴奋的。我很清楚我可以利用虚幻引擎5中的Nanite网格这个功能，在引擎中使用高模网格而不担心性能问题。此外，由于有了连续纹理，没有必要进行“低到高”的烘焙过程。因此，我选择了中模的工作流程，为每个网格提供了适量的几何形状，足以实现平滑的外观但并不过高，使UV展开的过程相对容易。

在制作的资产清单中，我开始着手制作模块化套件的基本元件，然后再进行主要资产（主要机器人和门）的制作。

通常，我依靠快速的手绘草图来更好地理解某些形状。之后，我制作了一个模块化的管道套件来填充在概念中定义不太明确的空间，例如船舱的天花板。

在3D建模每个资产的同时，我还在创建它们的UV，这一步骤是至关重要的，因为它建立了网格与图像纹理如何应用于它的联系。虽然有些人认为这个过程枯燥而乏味，但我发现它相当令人放松和令人满足，尤其是当一切顺利进行时。

将每个创建的UV外壳都先调整到正确的纹理像素密度，然后尽量拉直（使用Maya中的“straighten shell”工具确实有帮助），最后放置在连续纹理的正确位置，有效地“应用”纹理。我尽量做到准确，但与此同时，我知道虚幻引擎5中最近添加的建模工具允许直接在引擎中进行快速的UV编辑。

Marvelous Designer软件

在谈到制作袋子时，我知道Paul Pepera使用Marvelous Designer取得了出色的成果，他对这个软件的使用得心应手。

不幸的是，此时我对该软件并不熟悉。因此，我尝试使用ZBrush中的布料动力学，来制作我的袋子。结果并不糟糕，但也不是很出色；我的袋子缺少基本的真实感元素，所以我对它们并不满意。

第二天，我获得了一个在Marvelous Designer中制作的版本。哦，这是一款多么惊人且有趣的软件！在网络上找到一些快速教程的帮助下，我设法在几个小时内创建了六种相当令人信服的袋子变体。我惊讶地发现这个软件对用户多么友好且直观。

我首先在Maya中设计了一个工具，然后在Marvelous Designer中构建袋子。切换到Marvelous Designer后，我简单地在2D视口中设计了具有正确尺寸的矩形布料片，将它们放置在3D视口工具的，然后“缝合”布料片并按下模拟按钮等待奇迹发生。

布料以令人信服的方式包裹在工具上，开箱即用，形成美丽的褶皱和折痕。我还通过类似的操作为袋子周围的绑带创建了令人信服的效果，再点击几下，UV就生成了。我知道这只是软件能力的冰山一角，但作为第一次体验，它真的令人惊叹。

虚幻引擎5

3D资产看起来相当令人信服并且忠于Pepera的原始概念，我迫不及待地想在虚幻引擎5中看到它们。我将所有内容导入引擎并开始组装场景。将材质连续纹理应用于所有资产结果制作出一种非常重复的纹理，这是预期之内的，因为我仍然需要创建我的主材质。

制作主材质和实例

创建主材质是一项有趣而富有挑战性的任务，为探索并尽可能地推动单个连续纹理的使用提供了绝佳机会。这是一种创建“父”材质的方式，可用作创建各种外观不同的子材质的基础，这些被称为材质实例。这些实例应用于每个网格，并允许在不修改主材质的情况下进行快速调整的参数。这个系统对于从单个主材质创建大量变体特别有用，这使我能为场景生成所需的所有子材质，同时仍然只使用一个连续纹理。

在不深入讨论技术细节的情况下，我的主材质具有每个装饰所需的最小参数。参数如平铺、偏移、亮度、对比度、去饱和度、着色、粗糙度、金属度和法线强度在子材质上是“可调整的”，可以调整以区分每个资产的外观。

此外，我为每个装饰创建了一个材质函数，提供了在必要时添加额外污垢或磨损效果的灵活性。通过在虚幻引擎5建模工具中的顶点颜色的红色和绿色通道上分别烘焙了额外的环境光遮蔽和曲率贴图来实现这一点。相当酷，不是吗？尽管我最终没有使用它，但仍值得一提。

灯光、相机和后期处理

尽管场景开始愈来愈像原始概念，我仍然有一些步骤需要解决。首先是灯光，我保持了虚幻引擎5的Lumen动态光照。Paul的概念中只有很少的光源，在我的例子中，除了用于填充环境的主关键点光之外，我还添加了一些边缘光，以在某些物体上创建特定的镜面反射。我还加入了一些光遮挡器，尽管设置为“不可见”，但他们仍会投射阴影。

关于主要镜头，我使用了CineCamera，其设置尽可能与概念匹配，包括相同的位置和角度。在引入了轻微的体积雾以增加更多深度和在主要荧光灯周围产生模糊效果后，我进行了后期处理的最后润色。为此，我需要一个自定义的色彩分级LUT，并将其应用于虚幻引擎5的后期处理体积。

在Photoshop中，我尝试通过采样黑、灰和白点的相同颜色，并将其应用于我的颜色LUT表来匹配与原始概念相同的颜色。最后，在虚幻引擎5的后期处理体积中，应用更新后的LUT表，将场景的颜色更改为与原始概念相当接近的外观。在Photoshop中叠加了一些对比度和更多的渐变，以尽量与原始概念相匹配。

总结

业余时间我一直在进行这个项目，最终它大约花了我两个月的时间完成。见证场景从初步布局到实际设置的演变过程让人感到非常满意。虽然我知道这更像是一种“概念验证”，而不是当今游戏中常用的现代工作流程，但我相信我取得了一个不错的成果，在这里向Paul Pepera的原创概念致敬。

尽管在这段体验开始时，我存在一些怀疑，但最后我学到了很多，特别是关于前期规划，这是任何项目中最关键的阶段。这个阶段经常被年轻的艺术家忽视，但如果做得正确，它可以极大地简化后续每个阶段。这可能听起来像一个显而易见的陈词滥调，但在这个项目之后，我真正理解了为什么。而且，我感觉自己作为艺术家的技能边界得到了拓展。

总体而言，我对结果感到非常满意，也感谢各位阅读我的文章分享，希望你们喜欢。