用 Blender 与 Substance 3D 制作沉浸式城市街景
介绍
嗨！我叫 Pauline Ferrand，是一名来自法国的环境艺术家。我在环境艺术领域的旅程始于八年前，当时我进入一所游戏艺术学校学习了五年。我曾是一名重度电子游戏玩家，一直对游戏创作过程充满好奇。但当我意识到行业里怀揣抱负的艺术家越来越多，而工作机会却越来越少时，我决定给自己尽可能最好的机会，于是中途加入了 Artside，在那里我可以学到更多关于艺术和技术的内容。
随着我学到更多，我总是想进一步突破视觉质量的边界。因此，我在每个细节上都花了很多时间，通过制作着色器和工具来更高效地让这个世界鲜活起来。我目前正与三位角色艺术家、三位概念艺术家和另一位环境艺术家一起完成我的最终学校项目，所以还有很多内容可以展示！
城市街道
在 Artside 的最后一年，我们有机会选择一个项目，用几个月时间来完成。由于这个项目将标志着我学业的结束，它必须具有影响力。我花了几天时间寻找一个能让我主要专注于植被、材质和灯光的概念。随后，我的注意力被出色的 Li-Moly 概念图 吸引，它的构图和色彩都让我很感兴趣。
前期制作
在开始制作之前，我拆解了图像，并列出了我需要的所有东西（需要多少不同种类的植物、材质、需要建模的元素，以及我必须创建的所有贴花……）同时，我不断将现实世界的图片添加到我的参考中。我也在思考会用什么样的工作流程来节省时间（例如，我决定我的小道具和墙壁会使用不同的着色器，因为它们不会使用相同的技术来添加细节。）
在这个简短的前期制作阶段之后，是时候开始搭建场景粗模了。我先从 Blender 开始，然后将场景导入 UE，并开始在场景中放置摄像机，添加灰色方块来代表街道上的各种房屋。搭建粗模是我最不喜欢的部分之一，因为在这个过程中几乎没有视觉上的变化，但它也是建立坚实基础最重要的步骤之一。
把比例做对很困难，因为我必须在 3D 中准确表现概念，同时保持一致的比例。特别是，虚幻引擎中的模型相对于从街道起点到终点的门不能太大也不能太小。要平衡摄像机设置（位置、焦距）、建筑大小以及对概念的理解是很复杂的。
制作
完成 blockout 后，我必须开始建模。我使用了 Blender，并保持细节简单，因为画面中没有任何东西真正被拉近放大来展示细节。我知道纹理质量（这是我在这个项目中想要重点关注的）足以提供图像所需的足够细节。我使用各种 Blender 插件（如 Texel Density、Text tool、UVPackmaster 和 Mio3 UV）将所有资产展开到相同的纹素密度，以保持整个场景的视觉一致性。
我用 Substance 3D Designer 创建了所有可平铺纹理；在其中我总是从简单的细节基础开始，然后不断添加越来越多的图层。例如，对于我的石墙，我只是混合一些噪波来形成基本形状，然后添加一些细节，如漏痕、刷痕形状、斑点、划痕、裂缝……我总是尽可能遵循“大、中、小”的细节规则。
我计划使用顶点绘制来为我的表面添加额外细节，因此我以程序化方式生成了该纹理的三种变体（一种是在仍然保留“这是一面墙”这一概念的前提下尽可能减少细节，一种是带有更多裂缝，还有一种带有更多渗漏痕迹）。
我决定把墙壁和道具拆分成两个不同的主着色器。对于墙壁，我使用了顶点绘制（VertexPaint），并搭配同一张平铺石头纹理的几个变体；对于道具，我也使用了 RGB 遮罩配合顶点绘制，在通用纹理之上添加特定的细节（例如，我为花盆创建了一张通用的陶土纹理，并基于 UV 2 添加了一些烘焙信息纹理，用来加入一些可通过顶点色绘制的遮蔽、曲率或污迹）。
我知道我的地毯需要风效，并且不需要 RGB 遮罩，因此我为这些元素创建了一个特定的着色器。我制作了一个通用法线贴图来伪造高度信息，并分配了一个特定的漫反射纹理；该纹理来自网上找到的一张地毯图片，我在 Photoshop 中对其进行了编辑，以匹配概念图的调色板。
我在项目中使用了材质函数（Material Functions）来节省时间，特别是在创建渐变或调整各种着色器中的色相、饱和度和明度时。对于植被，我先在 SpeedTree 中创建叶子的形状，并导出 3 张纹理贴图（一张包含叶脉的打包 RGB 贴图、法线贴图和顶点颜色贴图），以便在 Substance 3D Designer 中添加细节时有足够的信息，因为我将这些纹理用作叶子的基础。
完成后，我创建了图集并将它们用于 SpeedTree。
在虚幻引擎中，我使用植物的顶点色来添加一些颜色变化。顶点色的红色通道用于随机颜色变化，绿色通道用于根据每个枝条/叶片的单独渐变来改变颜色（也用于风），蓝色通道用于根据植物在一组植物中的位置来改变颜色。
灯光与后期制作
日光
我希望灯光尽可能真实，因此使用了光线追踪并增加了光线数量，以获得更精细的效果。在光线追踪着色器通道中使用了抖动（Dithering）来改变植物的不透明度，并消除因硬件光线追踪像素过多、光线无法正常工作而产生的“黑块”。我的第一步是先确定太阳光（平行光）的方向，使氛围与阴影与我的概念图保持一致。
我在场景中放置了一些挡光物体以及一些聚光灯，用来照亮某些区域的阴影，尤其是我的植物。对于 DirectionalLight，我更改了光源角度以获得更柔和的阴影，设置了它的颜色，并调整了 SkyLight 的强度，以获得更强烈的阴影。接着我调整了后期处理体积（post-process volume）的设置，以改变场景的最终色调，设置了泛光和对比度，使其尽可能接近。
夜晚与雨天光照
对于另外两个光照方案，我保留了场景中的 Lights Actor，但使用了 UltraDynamicSky 插件来创建不同时段的变体，并用它来添加天气效果。当我对氛围和颜色感到满意后，我调整了这些光照 Actor 的颜色和强度，或者在某些灯笼中添加了光源（用于夜晚变体）。我使用材质参数集合（Material Parameter Collection）来更改我所有资产的粗糙度以及植被的饱和度，只需调整 2 个滑块参数，就能在干燥/雨天变体之间轻松切换，而无需更改我所有的实例材质。
结语
这个项目花了我 15 周时间，其中还包括重新整理我在社交媒体上发布的帖子。最大的挑战在于，在我想要营造的三种不同氛围之间，设法让整体保持协调统一（尤其是在植被及其颜色方面）。灯光是最耗时的部分。
我想感谢所有花时间对这个项目提出反馈的人：Sacha Veyrier、Lionel Cregut、Yoan Autin、Quentin Ferlay 和 Clement Masset，尤其要感谢 Arnaud Claudet，他教会了我关于植被流程的一切。还要感谢我的朋友们，Jade Ziegler 和 Sylvain Lebeau。
非常感谢你阅读这篇文章！如果你对我的其他作品感兴趣，这里是我的 ArtStation 和我的 LinkedIn。如果你有任何问题，或对我的项目感兴趣，欢迎随时联系我！
Pauline Ferrand，环境艺术家
采访：Emma Collins
相关链接
原文链接：https://80.lv/articles/creating-an-immersive-urban-street-environment-using-blender-and-substance-3d
喜欢这篇内容吗？