3D 还原英式七管燧发胡椒盒手枪：1 万三角面内的材质与结构处理
介绍
大家好！我叫 Stanislav Buhaiov，从事 3D 美术工作大约四年了。在此期间，我曾在 Ready or Not、Microsoft Flight Simulator、Call of Duty: Warzone Mobile 等项目以及若干尚未公布的项目中担任硬表面/武器美术师。
在进入游戏开发行业之前，我是一名工程师。我对材料以及材料之间如何相互作用的了解，帮助我更好地理解了贴图制作流程。作为工程师，我还做过 CAD 建模，事实证明这在制作游戏资产时是一个显著的优势。尤其是这段经历在 blockout 阶段很有帮助，那时你需要确定武器的主要形状并检查其比例。
最近，我的朋友 Danylo Mykhailov 在 Weapon Group Discord 服务器上发起了一系列挑战。第一个挑战就是 Flintlock Pepperbox Pistol。
顺便说一下，目前正在进行一项以 MP Jelen（1991）为主题的新挑战。我想邀请所有感兴趣的人加入！这是一个检验技能、展示作品并从经验丰富的美术师那里获得反馈的好机会。
燧发胡椒盒手枪
这个资产对我来说是一个有趣的挑战。它与我通常为作品集所做的工作相当不同，因为我主要专注于现代枪械。
这一次，我不得不处理多种不同材料的组合：磨损的金属、木材，甚至还有燧石。我的主要目标是尽可能准确地还原参考图，并实现逼真的材质效果。
我没有为这个模型整理一份详尽的参考板。我只有这把特定手枪的几个视角以及一些类似型号的资料。不过，这已经足够开始工作了。
粗模搭建
我遇到的第一个挑战是确定手枪的大致尺寸。我不得不做一些额外的研究，才明白 32 号口径（32-bore）并不等于 .32 口径。
口径号（bore-gauge）系统基于一磅铅所能铸造出的特定直径铅球的数量。因此，32 号口径意味着用一磅铅可以制成 32 颗该尺寸的铅球。
根据 这篇文章，32 号口径约相当于 0.505 口径（12.8 毫米）。
以这个数值为参考，我从枪管开始搭建粗模，然后将其与用作背景的参考图对齐。值得注意的是，这些只是近似尺寸，而非精确的历史测量数据。整个粗模阶段都是在 Plasticity 中完成的。
我的目标并不是制作一把内部结构精细、功能完整的燧发手枪。因此，有些部件彼此穿插，还有一些部件则完全缺失。
我也只为燧石制作了基本形状，之后在 ZBrush 中对其进行了细化。
制作过程中最具挑战性的部分是重现燧发枪机构。额外的参考资料帮助我理解了它的设计，以及它的几个活动关节是如何协同工作的。
高模
我通常使用 ZBrush 进行高模建模。在我最熟悉的武器制作流程中，ZBrush 主要用于细化形体和倒角，而不是创建大量细小的表面细节。倒角会被略微夸张，以便在烘焙后更好地呈现。
倒角的形状和宽度也取决于材质。对于木材、塑料和橡胶，倒角通常更宽、更柔和；而在金属部件上，我倾向于更保守地增加其尺寸，以保留更锐利的过渡。
不过，对于这个资产，我决定偏离我惯常的做法，添加更多表面细节，包括缺口、磨损区域和其他瑕疵。
在握把上，我使用 TrimDynamic 和 TrimAdaptive 笔刷几乎在所有边缘处添加了损伤。
我对螺丝也采用了同样的方法。每次拆卸和重新组装手枪时，螺丝都会受到机械损伤，而且它们体积小、形状对比鲜明，在模型上相当显眼。即使是细微的瑕疵，也有助于让它们看起来更逼真。
正如我之前所说，我已经在 Plasticity 中为燧石制作了一个基础形状。我将其导入 ZBrush 并细化了形态，使其更接近参考图。
游戏就绪建模
该挑战要求模型保持在 10,000 个三角面的预算之内。我从一开始就知道，必须将某些元素烘焙下来。
在创建游戏就绪资产时，根据视觉重要性来分配几何体非常重要。那些不太显眼、不影响轮廓且在游戏摄像机中几乎不可见的细节，可以大幅减少其多边形数量。其中一些细节最好通过纹理来表现。
另一方面，我把更多几何体分配给了视觉上突出的细节。这有助于避免圆润形状上出现明显的棱角边缘，并保持平滑的轮廓。
同样的原则适用于任何构成模型外轮廓的元素。如果某个细节会影响轮廓，那么即使在严格的多边形预算下，也应保留其几何体。
UV 与纹理集
我在 UV 展开方面采用的方法相当直接且保守。我将模型划分为三个纹理集，每个纹理集对应手枪的一个独立功能部件：扳机组、枪身框架和握把。
在许多带有枪械改装系统的游戏中，玩家可以更换单个武器模块。在这样的制作流程中，按照功能用途和在武器上的位置来组织对象和纹理集通常是有意义的。
我在 Blender 中标记 UV 接缝，然后在 RizomUV 中打包 UV。它能产出高质量的结果，对于这个资产来说完全够用。
不过，有时我需要更高效地利用可用的 UV 空间。在这种情况下，我还会使用 Blender 的 UVPackmaster 插件。
最终得到的纹素密度约为每个纹理集 80-90 px/cm。
贴图
贴图是我制作 3D 模型时最喜欢的环节。我使用高光/光泽度（Specular/Glossiness）工作流为这个资产制作了贴图。
我通常从基础材质入手，并按颜色将它们区分开，因为即使是同一类型的材质，在色相上也可能存在明显差异。为此，我使用烘焙好的 Object ID 贴图来快速分离模型的不同部分，并控制它们的颜色变化。
接下来，我会添加 AO 和边缘高光，以强调形体并增强体积感。我还会在法线贴图中使用噪波和细小的表面细节。
细微的表面变化有助于打破均匀的反射，让金属元素看起来更加自然。
参考图清楚地显示枪管上有变暗的区域。这些可能是由铜绿、氧化或金属表面的其他变化造成的。
我以这些观察结果为基础，创建了相应的颜色变化并调整了反射属性。
我不会逐一讲述每个纹理细节，但工作中很大一部分涉及调整高光（Specular）数值。反射率、表面颜色与光照之间的相互作用，在很大程度上决定了材质的观感。
回火效果
我想重点介绍一下回火效果的制作，也就是金属表面那种特有的颜色变化。
我在这里使用了非常丰富的颜色变化。我的做法是先创建许多不同的变化，然后逐步删除不必要的部分、降低它们的强度，或者将它们组合起来。
如你所见，我大量使用了模板（stencils）。要用程序化方式精确复现参考图中的图案会相当困难。
雕刻与标记
为了复现雕刻和枪管编号，我使用 AI 生成了所需的 alpha。
然后，我手动将其应用到模型上并完善了结果，将细节整合到整体纹理中。
我使用相同的方法在枪身上复现了该图案。
木材材质
对我来说，贴图制作中最有趣的部分是创建木材材质。
我的方法是先确立主要的木纹图案：纹理、纹理走向以及整体表面结构。只有在这之后，我才着手处理附加图层，例如清漆、瑕疵、缺口和边缘损伤。
这种工作流程让我能够先构建出可信的材质基础，然后再逐步引入涂饰和磨损的痕迹。
在握把上制作出既有趣又自然的木纹图案颇具挑战性。为了让它不那么均匀，我运用了几种技巧。
例如，有些凹槽的深度各不相同，而某些区域则比其他区域更暗。这些细微的变化有助于避免纹理过于重复，并让表面在视觉上更有趣。
光泽度贴图
我还想特别强调一下光泽度贴图。到目前为止我还没有详细讨论过它，尽管我认为它是我贴图工作流程中最重要的贴图之一。
我尽量让每个材质层都具有各自的光泽度特征。这有助于区分不同的表面类型，并使它们之间的相互作用更加可信。
除了调整光泽度数值本身，我还会尝试不同的图层混合模式。重要的是要确保上层不会完全遮盖下方的细节，而是在保留整体材质结构的同时对其进行补充。
最终纹理润色
我之前没有提到的另一个阶段是最终的纹理锐化处理。当纹理接近完成时，我会分别对每个通道应用锐化滤镜。根据材质和具体任务的不同，设置可以在多个通道之间共享，也可以单独调整。
锐化有助于让细小的细节更加清晰，而能够针对不同通道控制其强度，则在微调贴图时提供了更大的灵活性。
渲染
尽管渲染在最终效果中起着重要作用，但就我个人而言，它是资产创建过程中我最不喜欢的阶段之一。
在这个项目中，我使用了一个带有自发光贴图的平面作为背景。这为模型的轮廓营造出了令人愉悦的边缘光。
主光源是 Substance 3D Painter 中默认的 Soft 4TubeBank 2BlackFlags HDRI。为了补充照明，我还使用了一盏平行光和几盏泛光灯。
为了更贴近参考图中的光照效果，我还添加了一盏带橙色色调的矩形全向光。它能在模型的上部产生温暖的高光。
我对所有其他渲染都使用了相同的灯光设置。对于其中一些渲染，我移除了带有自发光材质的背景平面，只保留黑色背景，以使模型更加突出。
最终感想
总的来说，这个项目是一个有趣的挑战，也是一个绝佳的机会，让我能够处理那些我不常使用的材质。
木头部分尤其令人愉快。我真的很喜欢制作木质材质，尽管我在这方面还没有丰富的经验。这个项目帮助我显著提升了技能，并尝试了新的方法。
感谢您的关注！希望您喜欢阅读这篇解析！
如果您对这个项目或其他任何内容有任何疑问，欢迎随时联系我。我很乐意解答。
您可以在 ArtStation 和 LinkedIn 上找到我。
Stanislav Buhaiov，硬表面/武器艺术家
采访由 Kseniya Serebrennikova 进行
相关链接
原文链接：https://80.lv/articles/crafting-intricate-flintlock-pepperbox-pistol-in-3d
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