Unity3D美术方面贴图蓄力帖

Unity3D美术方面贴图蓄力帖

本帖被TP 执行置顶操作(2011-04-11)

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)。

Normal maps法线贴图

法线贴图定义了一个表面的倾斜度或者法线。换一种说法，他们改变了我们所看到的表面的倾斜度。

法线贴图把空间坐标的参数（X,Y,Z）记录在像素中(R,G,B)，上面的范例图就是这个意思。

有两种制作法线贴图的方法：

1.从三维的模型渲染出一张法线贴图（用高模跟低模重叠在一起，把高模上的细节烘焙到低模的UV上，这里需要低模有一个不能重叠的UV）

2.转换一张高度贴图成为一个法线贴图。（是用NVIDIA的PS插件来转换一张图成为法线贴图）Height maps高度贴图

什么是HeightMap呢？所谓高度图实际上就是一个2D数组。创建地形为什么需要高度图呢？可以这样考虑，地形实际上就是一系列高度不同的网格而已，这样数组中每个元素的索引值刚好可以用来定位不同的网格（x，y），而所储存的值就是网格的高度（z）。

我们在这里叙述高度图，其实也是为了更好的绘制法线贴图，很多情况下我们的法线贴图只能在已有的漫反射贴图作为素材进行绘制，这样就是需要由一个HeightMap转换成法线贴图的一个过程，明白了这个原理，做起来也就可以更好的驾驭其效果。

高度贴图是一种黑白的图像，它通过像素来定义模型表面的高度。越亮的地方它的高度就越高，画面越白的地方越高，越黑的地方越低，灰色的在中间，从而表现不同的地形。

当然在UNITY中也是有HightMap出现的，比如在Terrain菜单中，就有导入和导出HightMap

的命令。

高度贴图通常是在图形处理软件中绘制的。他们通常没有必要渲染这些，再DOOM3游戏中高度贴图是被转换成法线贴图来使用的。使用高度贴图仅仅是为了适应简单的工作流程。高度贴图通常通过“Heightmap”函数来调用到3D软件中去的，我们通常再文件名后面加一个"_h"来标示它。

Normal maps vs. height maps

法线贴图和高度贴图一般来说，Normal Map来自于Height Map。具体生成的方法如下：把Hei ght Map的每个像素和它上面的一个像素相减，得到一个高度差，作为该点法线的x值；把Hei ght Map的每个像素和它右边的一个像素相减，得到一个高度差，作为该点法线的y值；取1作

为该点法线的z值。推导过程如下：x方向，每个像素和它下面的一个像素相减，得到向量<1, 0, hb - ha>，其中ha是该像素的高度值，hb是下一行的高度值；y方向，每个像素和它左边的一个像素相减，得到向量<0, 1, hc - ha>，其中ha是该像素的高度值，hb是左一列的高度值；两个向量Cross，得到简单来说，就是取两个方向的切线向量，对它们做Cross得到该点的法线向量。

还有另外一种做法，是根据每个象素四边的点计算，而该点象素本身不参与计算。没有试过，不知道哪种好一些。而且我觉得这种计算只适合于单块的HeightMap、NormalMap，像是DOOM3中的NormalMap就无法由HeightMap计算出来了。所以最好还是在美工建模的时候同时生成N ormalMap和HeightMap而不是利用HeightMap生成NormalMap。

DOOM3游戏引擎可以把法线贴图和高度贴图合成在一张凸凹贴图上。

通常我们绘制一张具有足够细节的高度贴图要比建立一个足够细节的模型然后渲染成相应的法线贴图要实际的多。

法线和高度的凸凹贴图可以通过Addnormals函数来合并到一种材质中。

毫无疑问，高度贴图大多数游戏引擎中出现的不多。他们只是给电脑一种方法来计算曲面法线当使用动态灯光的时候。

这说明实际上，一张高度贴图被转换成一张法线贴图，以此可以计算出相邻两块不同高度的位置之间的倾斜面。高度贴图永远不能像法线贴图这样具有足够的细节，这是被肯定的。

很明显只有灰度的高度贴图并不能很好的表现应该有的细节，因为它是黑白的，RGB颜色就会遭到浪费，并且因此你只能只用256层级的强度。

相比较来言法线贴图的每一个图像通道都可以利用到，显而易见，法线贴图能够更好的来表现凸凹。