1、第第4章章材质和贴图材质和贴图n本章导读本章导读 材质就是用来模拟物体表面的颜色、纹理和其他一些外观的特性，它表现为一组定义的参数。当它们通过最后的渲染，物体表面就会显示出不同的质地，色彩和纹理。同时材质也会影响到物体的颜色、反光度和图案等。任何形式的实体都是由材质构成，不同的材质可以体现出各个对象之间不同的属性。在三维建模过程中材质的制作是至关重要的环节。n本章主要知识点本章主要知识点材质编辑器标准材质贴图材质及贴图坐标高级材质：Blend（混合）、Double Sided（双面）、Matte/Shadow（暗淡/阴影）/Multi/Sub-Object（多重/次对象）和Raytrace（光
2、线追踪）材质4.1 材质编辑器 在3ds max 6中，材质的编辑和调节都在材质编辑器中进行。点击工具栏中的按钮或按下M快捷键，就会出现如图8-1所示的材质编辑器。图8-1 材质编辑器4.1 材质编辑器 材质编辑器其分为两大部分，上部分为固定不变区，包括示例显示、材质效果和垂直的工具列与水平的工具行一系列功能按钮，名称栏和类型按钮。下半部分为可变区，从Basic Parameters卷展栏开始包括各种参数卷展栏，这些都是设置材质参数的卷展栏，不同类型的材质，卷展栏及参数都不相同。在材质编辑器的操作面板上有很多图形化按钮，下面就介绍一下这些按钮的功能。工具列中包括了用于设置样本窗口显示情况、设置
3、材质编辑器各种选项和查看材质层级结构的工具，其中各按钮功能如下：Sample Type（样品类型）：按下此按钮会出现 三个按钮，可选择球体、圆柱或立方体作为样品类型。Back Light（背部光源）：按下此按钮可在样品的背后设置一个光源。Back ground（背景）：打开该按钮时，在样品的背后由原来的灰色阴影变成带RGB原色、黑色和白色的方格图案，常用于透明材质。Sample UV Tiling（UV向平辅数量）：按下此按钮就会出现四个按钮，可选择22、33、44。Video Color Check（视频颜色检查）：可检查样品上材质的瘢是否超出NTSC或PAL制式的颜色范围。4.1 材质编辑
4、器 Make Preview（创建材质预览）：主要是观看材质的动画效果。单击之弹出如下图8-2所示对话框。Preview Range：预视范围。Active Time Segment：有效时间。Custom Range：用户区域。Frame Rate：帧数。Image Size图像尺寸。图8-2 创建材质预览4.1 材质编辑器 Options（选项按钮）：用来设置材质编辑器的各个选项，单击之弹出如图8-3所示的对话框。图8-3 材质编辑器选项4.1 材质编辑器 Select by Material：由材质选取。Material/Map Navigation（材质/贴图导航器）:单击之弹出如图8
5、-4所示的对话框。对话框中显示的是当前材质的贴图层次，在对话框顶部选取不同的按钮可以用不同的方式显示。图8-4材质/贴图导航器4.1 材质编辑器 工具行中包括了进行材质编辑器以及提供材质存取的常用工具，如图8-5所示。其中各按钮功能如下：Get Material（获取材质）按钮：装入材质或生成新的材质，单击获取材质，会弹出材质贴图浏览器。Put Material to Scene（将材质放入场景）按钮：用材质编辑器中的当前材质更新场景中材质的定义。Assign Material to Selection（赋予场景材质）按钮：将当前材质赋予场景中选择的对象。此按钮只在选定对象后才有效。Reset
6、 Map/Mtl to Default Settings（恢复材质/贴图为默认设置）按钮：恢复当前样本窗口为默认设置。Make Material Copy（生成材质的拷贝）按钮：拷贝放在当前窗口，在不想用另外的样本窗口处理同样一材质的情况下使用。Put to Library（将材质编辑器中的当前材质存入材质库）按钮：可以通过材质/贴图浏览器将此材质存盘。图8-5 材质编辑器的工具行4.1 材质编辑器 Material Effects Channel（材质效果通道）按钮：将材质赋予9个效果通道之一。Show Map in Viewport（视图中显示贴图）按钮：在当前阴影视图中显示材质使用的当前
7、位图，只能用在要显示贴图的位图参数时。Show End Result（显示最终结果）按钮：3ds max 6中的很多材质是由基本材质和贴图材质组合而成，利用此按钮可以在样本窗口中显示最终合成结果。Go to Parents（转到上级）按钮：3ds max 6 中的很多材质可以合并为其他材质，其中的上级材质由一个或者几个其他材质组成，利用此按钮可以在处理同级材质时进入上级材质。Go Forward to Sibling（转到同级）按钮。4.1 材质编辑器 材质/贴图浏览器中为我们提供了各种材质，可从这个窗口中获取材质。单击 Get Material（获取材质）按钮，就会出现如图8-6所示的材质/
8、贴图浏览器,这是3ds max 6的默认界面。图8-6 材质/贴图浏览器4.1 材质编辑器 在材质/贴图浏览器的顶部的按钮是用于控制材质和贴图的显示以及操纵材质和贴图各个按钮功能如下：View List：以列表形式显示材质和贴图。View ListIcons：以列表加图标的形式显示材质和贴图。View Small Icons：以小图标形式显示材质和贴图。View Large Icons：以大图标形式显示材质和贴图。Clear Material Library：将选中的材质从材质库中清除。由图中可以看出，材质/贴图浏览器中Browse From中列出了材质的几种来源：Mtl Library（材质
9、库）：从材质库中获取材质，选中该项，在其下方就会出现材质库文件File的各种功能按钮。Active Slot（激活的样本球）：从材质编辑器激活的样本球中获取材质。Selected（被选对象）：从创建中选中的对象材质中获取材质。Scene（场景）：从场景中存在的材质中获取材质。New（新建）：新建一种材质。此时材质/贴图浏览器中显示的是材质/贴图的类型。Show区域中的选项是控制材质/贴图的显示。复选框Material和Maps用于决定是显示复合材质、贴图类型还是都显示。其下的5个按钮是贴图的类型。4.1 材质编辑器从材质库中选择一种材质来赋予物体 图8-9 赋予材质后的长方体 4.3 材质的编
10、辑 此卷展栏主要用来设置材质的基本参数，如图8-26所示。图8-26 Blinn Basic Parameters4.3 材质的编辑Ambient（环境光）：用来在材质阴影或影子上定义颜色，单击旁边的颜色框，就会弹出颜色编辑器进行颜色的编辑。Diffuse（扩散光）：用来定义材质的总体颜色，可用颜色编辑框来定义颜色，也可通过旁边的空白按钮打开材质浏览器，为它指定一种材质。Specular（镜面光）：用来定义材质上的任何镜面高光或者亮点的颜色。Ambient、Diffuse 和Specular这三项是用来定义材质的颜色。Self-Illumination（自动照明）：用来定义材质的亮度，它可使材
11、质具有发光的特性，配合下方的透明参数可设置不同发光效果的材质。Opacity（不透明）：设置材质的不透明度，系统默认材质的不透明度为100。Specular Highlights（镜面高光）：Specular Highlights区域是用来设置材质的整体高光特性，其中包括Specular Level（高光强度）、Glossiness（光泽）和Soften（柔化）。旁边的高光曲线就是由这三个值设定的，高光曲线的宽度代表高光的宽度。高度控制着高光的颜色，当高度较低时，它与Diffuse的颜色成比例混合，高度很高时，亮光颜色与Specular颜色相匹配。总的来说，一条高而窄的曲线产生一个Specul
12、ar亮点，而一条底而宽的曲线产生大而柔的亮光。4.4 标准材质 在3ds max 6中，系统提供了很多类型的材质，其中Standard Material（标准材质）是默认的材质类型。下面就讲述标准材质的特性和使用。4.4 常用材质 首先根据我们创建的对象要求在Shader Basic Parameters参数卷展栏中选择材质的着色类型，3ds max 6为用户提供了如图8-10所示的8种着色类型：Anisotropic、Blinn、Metal、Multi-Layer、Oren-Nayar-Blinn、Phong、Strauss和Translucent Shader。每一种着色类型确定在渲染一种
13、材质时着色的计算方式。图8-10 着色类型4.4.1标准材质Anisotropic：这种计算方法的特点是其高光的形状可以模拟真实物体的高光变化，能够按照物体的表面结构与法线方向计算比较真实的高光区域。效果如图8-11所示。Blinn：默认的着色方式。适合于大多数普通对象的着色。效果如图8-12所示。图8-11 Anisotropic 图8-12 Blinn 4.4.1 标准材质Metal：专门用于金属材质的着色方式，体现金属强烈的高光，有明显的高光与阴影的界线。这种材质不能定义高光的颜色，当增强高光强度时，介质的表面越暗。效果如图8-13所示。Multi-Layer：通常这种材质为表面特征较复
14、杂的对象进行着色，它特别的地方在于可以设置两种高光颜色。效果如图8-14所示。图8-13 Metal 图8-14 Multi-Layer4.4.1 标准材质Oren-Nayar-Blinn：为一些表面较粗糙的物体进行着色，它可以使物体产生移动的摩擦特性。通常用来为布料、织物等着色。效果如图8-15所示。Phong：效果较柔软细腻，完全依照光线的入射角度来调整物体表面的光影变化，效果如图816所示。图8-15 Oren-Nayar-Blinn 图8-16 Phong4.4.1 标准材质Strauss：它的着色效果类似于金属，其设置中没有高光的设置，但可以通过Metalness同样可以得到高光的效
15、果。效果如图8-17所示。Translucent Shader：这是3ds max 6新增的一种着色方式，这种着色方式的结果能得到穿过透明物体的效果，主要用于模拟一些表面透明的材质。效果如图8-18所示。图8-17 Strauss 图8-18 Translucent Shader 4.4.1 标准材质 在Shader Basic Parameters卷展栏中，还有4个复选框：Wire线框、2-Sided双面、Face Map面状贴图、Faceted面状材质。通过对这四种选项的设置，可使同一材质实现不同的渲染效果。下面就利用一个实例来了解这4个复选框，首先在Front视图中创建一个如图8-19所
16、示的不闭合曲线作为旋转截面。然后进入Modify命令面板，选择Lathe旋转命令将曲线进行旋转生成面片物体。如图8-20所示。图8-20 旋转物体 4.4.1 标准材质 （1）点击工具栏中的按钮或按下M快捷键，在弹出的材质编辑器中选择一个样本球，按下 Assign Material to Selection按钮将这一材质赋给物体。下面就对这个材质进行编辑。在Shader Basic Parameters卷展栏中选择着色方式为Blinn。并且在Blinn Basic Parameters卷展栏中对Blinn材质的部件颜色及剖光度、反光强度等参数进行调整。这时没有设置双面材质，物体的表面没有被完全
17、显示出来。其渲染后得效果如图8-22所示。图8-22 着色后的场景 4.4.1 标准材质 （2）回到材质编辑器，在Shader Basic Parameters卷展栏中勾选2-Sided（双面）选项，场景效果如图8-23所示。图8-23 使用双面材质的场景 4.4.1 常用材质 （3）选择Wire线框时，物体就会显示为线框。其效果图如图8-24所示。线框的数量根据物体表面的段数而定，在Extended Parameters卷展栏中Wire的设置中可设定线框。这在8.2.3节将讲解。（4）选中Face时，当前材质按照面方式进行贴图，这与UVW贴图中的小平面贴图方式作用相同。（5）选中Facete
18、d时，当前材质赋予对象的每个面，取消了物体表面的光滑处理。图8-24 使用Wire的场景 图8-25 使用Faceted的场景 4.4.2 Blend（混合）材质 Blend（混合）材质是指将两种不同的材质混合到对象的一个表面上。其参数卷展栏如图8-72所示。Material 1、Material 2：为混合材质指定所需进行混合的两种材质。Interactive：用来在视图模型中观察激活的子材质。Mask：遮罩，用户可以根据遮罩的强度来控制两种材质的混合。白色的部分显示Material 1，而黑色的部分显示Material 2。Mix Amount：用来控制两种混合材质的的百分比，当使用遮罩后
19、，该值不再有效，可用遮罩强度来确定其混合比。Mixing Curve：用来定义两种子材质边缘的过渡。图8-72 Blend基本参数卷展栏一个Blend混合材质例子 图8-73 Blend材质效果 图8-74 使用Mask后的效果 4.4.3 Double Sided（双面）材质 Double Sided（双面）材质通常为对象的两个表面指定不同的材质，从而可以将对象的两个表面或者内外表面区分开来。它和基本参数设置中的2-Sided选项不同。标准材质的双表面设置只能使正反面使用同一种材质，目的是使背面可见，而真正的双面材质可以使正反两面使用两种完全不同属性的材质。其参数卷展栏如图8-75所示。Tr
20、anslucency：用来控制内外或前后两种材质的混合，当此值为0时，两种材质不发生任何混合。当此值为1时，对象的内外或两表面的材质发生交换。Facing Material、Back Material：为对象的两个表面或内外表面指定材质。图8-75 双面材质基本参数卷展栏制作一个伞来了解Double Sided双面材质 图8-79 伞 4.4.4 Matte/Shadow（暗淡/阴影）材质 Matte是在电影制作中常用的一种特技编辑工具。它是在拍摄中将部分场景遮住，在后期制作时可以在被遮住的区域填充不同背景。而Matte/Shadow影子材质的功能类似。这种材质不会被渲染出来而对将投射在这种材
21、质上其它物体的投射，也就是可以使物体在背景上投射阴影，使物体可以和场景看上去合为一体。其参数卷展栏如图8-80所示。Opaque Alpha：用来控制被赋予这个材质的对象是否包含在Render的Alpha通道输出中，它仅影响Alpha通道，对被渲染的图像结果没有影响。Atmosphere：用来使Matte对象产生大气效果，包括At Background（在背景深度）和At ObjectDepth（在对象深度）。但是当场景中没有环境设置，这一设置没有作用。Shadow：控制阴影效果。其中Shadow Brightness选项用来设置投影阴影的黑暗度。制作一个Matte/Shadow材质 图8-8
22、1 Matte/Shadow材质效果图4.4.5 Multi/Sub-Object（多重/次对象）材质 Multi/Sub-Object（多重/次对象）材质是指为场景中的对象指定多种材质。使用Multi/Sub-Object材质可以对不同的表面分别赋予材质和贴图，使对象更加丰富多彩。其基本参数卷展栏如图8-82所示。Set Number：设置贴图或材质的数目。点击Add和Delete可以增加或减少贴图或材质的数目。图8-82 Multi/Sub-Object基本参数卷展栏4.5 贴图 贴图是物体材质表面的纹理，利用贴图可以不用增加模型的复杂程度就可突出表现对象细节，并且可以创建反射，折射，凹凸
23、，镂空等多种效果。比基本材质更精细更真实。通过贴图可以增中模型的质感，完善模型的造型，使你创建的三维场景更接近现实。3ds max 6中最简单的是Bitmap位图。除此之外还有多种贴图形式。并且可在材质的同一层极赋予多个贴图，还可以通过层极的方式使用复合贴图来混合材质。4.5.1 贴图材质的类型 3ds max 6的所有贴图都可以在Material/Map Browser材质/贴图浏览器中找到。不同的贴图组成在不同的目录下，如图8-37所示。图8-37 Material/Map Browser2D maps二维贴图：二维平面图像，用于环境贴图创建场景背景或映射在几何体表面。最常用也是最简单的二
24、维贴图是Bitmap。其它二维贴图都是由程序生成的。3D maps三维贴图：是程序生成的三维模板，如Wood木头，在赋予对象的内部同样有纹理。被赋予这种材质的物体切面纹理与外部纹理是相匹配的。它们都是由同一程序生成。三维贴图不需要贴图坐标。Compositors复合贴图：以一定的方式混合其它颜色和贴图。Color Modifier颜色修改器：改变材质像素的颜色。Other Map其它贴图：是用于特殊效果的贴图，如反射、折射。不同的贴图材质有不同的参数设置和使用方法，下面就一些比较常用的贴图类型进行说明。4.5.1Bitmap（位图）贴图 Bitmap（位图）贴图是3ds max 6中最常用也是
25、最简单的二维贴图。选择Bitmap位图后，在材质编辑器的下方就会出现如图8-38所示的参数卷展栏。Bitmap：后面的按钮是所选位图的位置。要想重新选择位图，可点击下面的Reload按钮，选择你所需要的位图。图8-38 Bitmap Parameters4.5.2Checker（棋盘）贴图 Checker（棋盘）贴图材质对应于它的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-39所示。Checker（棋盘）贴图材质可选择两种不同的材质生成棋盘。可通过点击None按钮来为它指定材质。前面的颜色框可选择各种颜色。Soften是用来对不同的棋盘格之间的边缘进行模糊处理，默认为0。Swap按钮是将这两种棋盘格进行交
26、换。图8-39 Checker Parameters4.5.2Noise（噪波）贴图 Noise（噪波）贴图是将不同的颜色和贴图类型进行随机的组合，从而生成一种相对无序的贴图材质类型，它可以使对象变的更加真实。它对应的材质编辑器中的参数卷展栏如图8-45所示。Noise Type：指定噪波的类型。Noise Threshold：设置噪波的参数，包括强度、波形、大小和相位等。图8-45 Noise Parameters4.5.5Reflect/Refract(反射/折射)贴图 Reflect/Refract（反射/折射）贴图材质是使材质产生反射或折射的贴图材质效果。它对应的参数卷展栏如图8-47
27、所示。Source：要反射和折射的材质来源。包括Automatic（自动）和From File（来自文件）两种。当选择Automatic时，出现如图8-47所示的卷展栏。若选择From File，则下方的卷展栏被激活。Blur：设置材质的模糊参数。可通过Apply复选框决定是否使用模糊设置。Atmosphere Ranges：设置大气影响的范围。当选择From File时，下方激活的卷展栏中就会指定被反射的各个面的文件来源，以及渲染的立方体贴图文件的输出等。4.6 贴图坐标 如果赋予物体的材质中包含任何一种二维贴图时，物体就必须具有贴图坐标。这个坐标就是确定二维的贴图以何种方式映射在物体上。它
28、不同于场景中的XYZ坐标系，而使用的是UV或UVW坐标系。创建标准几何体时，每个物体自身属性中都有Generate Mapping Coordiantes生成贴图坐标。此选项可使物体在渲染效果中看到贴图。当创建特殊几何体，如当用户使用放样所生成的场景对象时，系统也会为用户提供默认的贴图坐标选项。要想精确的调整二维图形坐标，则需要用到UVW Map修改器为物体调整二维贴图坐标。不同的对象要选择不同的贴图投影方式。UVW Map修改器的参数卷栏中的贴图坐标类型如图8-55所示。可以在其中选择所需的坐标类型。图8-55 贴图坐标类型4.6.1 Plannar（平面）贴图坐标 Plannar（平面）投
29、影方式是最常用也是较易理解的投影方式。其效果如图8-56所示。在对对象使用了UVW Map修改器后，打开它前面的“”号，就会出现Gizmo次对象。对于长方体来说，它的Gizmo表示位图准确的投影范围，当改变Gizmo的大小或位置时，图片也将随之发生变化。在实际贴图过程中，位图的大小与贴图对象的对象不一定成比例，这时就需要在贴图的过程着通过位图的伸缩来适应贴图坐标。要使贴图不发生扭曲，Gizmo就必须与位图具有相同的比例。一般情况下，平面贴图是垂直或者法向的作用在对象的表面，但当对一些需要以一定角度进行贴图的对象，我们往往让接受贴图的第一个面的投影是平整的。若要其他表面也平整，就需要调整Gizm
30、o的角度。图8-56 平面贴图坐标4.6.2 Cylindrical（圆柱）贴图坐标 Cylindrical（圆柱）贴图坐标，贴图是投射在一个柱面上，环绕在圆柱的侧面。这种坐标在物体造型近似柱体时非常有用。在缺省状态下柱面坐标系会处理顶面与底面的贴图如图8-57所示。只有在选择了Cap选项后才会在顶面与底面分别以平面式进行投景如图8-58所示。进入UVW Map编辑修改器进入次对象Gizmo，Gizmo的高度表示位图的高度。我们可以对Gizmo进行不均匀缩放，可以发现对于Gizmo的X、Y轴，不均匀缩放对贴图没有影响。图8-59 不均匀缩放贴图坐标 图8-58 选择Cap后的贴图坐标 图8-5
31、7 圆柱贴图坐标 4.6.3 Sphercial（球形）贴图坐标 Sphercial（球形）贴图坐标以球面方式环绕在物体表面，这种方式用于造型类似球体的物体。球形贴图的次对象Gizmo的方向对球面投影由很大影响，图标的极点就是位图的收缩点，它可以使位图产生压缩变形和漩涡。Gizmo的绿色圆弧表明了接缝的位置，若位图不能沿着整个平面平铺，这个接缝就会很明显。由于球形贴图坐标是从其中心向外投影，所以对Gizmo的缩放不会产生任何效果，但当移动它时则会产生如图8-61所示的效果。图8-60 球形贴图 图8-61 移动Gizmo的球形贴图 4.6.4 Shrink Wrap（收紧包裹）贴图坐标 Shr
32、ink Wrap（收紧包裹）贴图坐标方式也是球形的，但收紧了贴图的四角，使贴图的所有边聚集在球的一点。相对于球形贴图来说，收紧包裹贴图的效果是很理想的。它可以使贴图不出现接缝，只在底部产生变形。其效果如图8-62所示。Shrink Wrap的Gizmo与球形的Gizmo作用方式基本相同，Gizmo的均匀缩放的作用不大，只有在Gizmo移动或进行不均匀缩放时才会出现明显的效果。Shrink Wrap可以很好的用于VW和WU的位图投影，而且调整Gizmo时，所达到的效果也非常好，特别是在处理一些有角度和有组织的模型时。图8-62 收紧包裹贴图 图8-63 移动Gizmo的收紧包裹贴图 4.6.5
33、Box（立方体）贴图坐标 Box（立方体）贴图坐标是将贴图分别投射在六个面上，每个面是一个平面贴图。每一个面上的投影比例和参考位图是一致的。立方体贴图的坐标是根据次对象Gizmo的表面法线方向来的，而且系统只接受与次对象Gizmo夹角较小的面作为它的贴图平面。要使各个面上的位图不一样，可通过调整Gizmo来实现，可移动Gizmo，也可对Gizmo进行旋转。其效果图为图8-64、8-65所示。Box立方体贴图在物体构造时较复杂，但是在很多情况下很实用，它可以避免在使用其他贴图方式时在某些区域可能出现的条纹或者扭曲的现象。图8-64 Box贴图坐标 图8-65 移动Gizmo的Box贴图坐标 4.6.6 Face（表面）贴图坐标 Face（表面）贴图坐标以物体自身的面为单位进行投射贴图，两个共边的面会投射为一个完整贴图，单个面会投射为一个三角形。其效果图如图8-66、8-67所示。在使用这个贴图坐标时，移动或旋转其次对象对贴图都不会产生影响。图8-66 表面贴图坐标 图8-67 Segs都为2时的表面贴图坐标
