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本文是Adobe官方3D创作视频教程的学习笔记

https://www.bilibili.com/video/BV19K4y1n7mm?p=1

https://youtu.be/zjSNSzdTrQA?list=PLD8AMy73ZVxXnHR_aXT8czc6SHDa0jV7F

以上两个链接内容相同，youtube是国外网站不便访问，B站提供了转载。

3D创作流程

3D创作常用于图形设计、广告制作、工业设计、视频游戏、电影，根据项目类型和创作的内容不同，3D创作流程步骤有增有减，完成这些流程需要用到多个3D软件，一个完整的流程步骤如下：

步骤	说明
建模	创建几何图形
UV展开	将3维表面展开到2维平面，以便后续烘焙和贴图
烘焙	将数据预先处理，处理结果保存为贴图，加快运行效率
材质	添加材质和纹理
操纵	添加虚拟骨骼，使模型可以变形，执行动作
渲染	将模型至于场景中，放置光源和摄像机，生成接近真实的图像

模型的表示

模型有两种表示方法，网格（Mesh）和CAD。

• 网格(Mesh) ：模型由许多顶点构成，顶点之间相互连接成三角形、四边形或更多边的多边形网格，网格构成模型的表面。顶点越多模型越精细，需要多少顶点取决于模型的预期用途。

• CAD ：CAD用矢量数据表示，能够精确定义模型，可用于加工制造。

相比而言，网格表示的模型可以在不同软件之间相互交换，而CAD模型不容易交换。大多数软件采用通用性更强的网格表示的模型，也可以将CAD模型转换为网格模型使用，但是无法将网格模型转换为CAD模型。

建模

建模是创建几何模型的过程，建模有五种常用的方式：多边形建模、雕刻、CAD建模、扫描、程序生成。

(1) 多边形建模 （Polymodeling）

多边形建模是手动创建顶点、边、多边形构成模型。

对模型使用一种被称为曲面细分（Subdivision）的操作，可以生成平滑的曲面。曲面细分将网格的每个四边形面拆解为四个新的四边形，并对新建顶点的位置进行平滑化和平均化处理形成光滑曲面。曲面细分最适合采用四边形网格，三角形和更多边的多边形效果都不不如四边形。

用作细分源的初始网格被称作做基础网格，曲面细分不会破坏基础网格，基础网格可保留在模型包中随时调整，但是导出到另一个应用程序后可能无法恢复。

(2) 雕刻（Sculpting）

雕刻用于创建表面粗糙的细节或不规则模型。不需要管理顶点和多边形，用类似于捏粘土的方式建模。通常在多边形建模后再用雕刻建模。雕刻会生成非常多的顶点，如果模型用于游戏或VR，还需要对模型进行优化。

(3) CAD建模

CAD建模用于创建精准的模型。

(4) 扫描

将现实世界的物体扫描为3D模型。扫描有两种方法：激光扫描和摄影扫描，这两种方法都会产生非常多的顶点。

(５) 程序生成

根据数据和定义的步骤用程序生成3D模型。常见的例子是地形生成和衣服的布料生成。

材质和着色器

材质用于设置模型的外观，材质效果由材质属性和着色器两部分决定，材质属性是描述材质的一系列参数，着色器将材质渲染为可见的效果，不同的着色器采用的参数不同，渲染出的的效果也不同。

PBR(Physically Based Rendering)是一种常见的材质系统，基于物理渲染，效果接近真实，常用的属性有：颜色、反射、表面高度、透明度。

• 颜色：设置材质的基色；
  
• 反射：决定材质表面对光的反射效果，镜面反射还是漫反射；
  
• 表面高度：材质表面的纹理、凹痕通常用法线实现；
  
• 透明度： 设置光透过模型的属性。

为模型设置材质属性时，可以将材质分配给整个模型、几何形状的特定部分或网格的多边形。

如果需要独特的材质细节，需要使用贴图或纹理，这将涉及到UV展开。

UV展开

UV展开是将3D模型展开为二维平面，以便于设置纹理或贴图。UV展开分为快速投影映射和独特展开 两种。

• 投影映射：将图案投影到平面，用于简单的几何形状，适用于墙壁、地板之类的。对于复杂的模型会出现重叠而不可用。

• 独特展开：根据模型的每个面进行展开并布局。

很多软件支持自动UV展开，但不保证是最优效果，通常需要再经过手动微调。

烘焙

烘焙是将高模型细节、预先知道的光照等信息计算成为贴图，在实际显示时直接运用计算好的结果，在低模型上显示高模型的细节，以便在有限的计算资源下显示尽可能多的细节。

烘焙类型至少由12种，常见有曲率贴图、环境遮蔽、法线贴图、世界空间贴图

• 曲率贴图 ：确定哪些边向内，哪些边向外，常用于显示边的磨损、凹槽的阴影。

• 环境遮蔽： 计算模型哪些地方更容易被光线照射到，有光的地方更亮，阴影的地方更暗。

• 法线贴图： 法线代表网格所面对方向的数据。通过对比高网格模型和低网格模型的表面法线差异，生成法线贴图，利用法线贴图可以让低网格的模型的显示更接近高网格的模型，甚至在平坦的表面也能渲染出凹凸不平的视觉效果。法线贴图在游戏和VR中很常用，可以减少顶点数量。

• 世界空间贴图： 计算模型在空间中的位置和方向，用于特定的处理。

纹理

纹理用于设置模型的独特外观。纹理分为平铺纹理和独特纹理 两类。平铺纹理用于投影映射的UV，独特纹理用于独特展开的UV。

纹理有三种方法生成：手动绘制、计算机生成、扫描实际材质。3D设计软件中常包含了许多纹理，并可以进行参数化控制调整纹理的细节。

动画

动画是随之时间轴改变模型的属性。设置动画的方法有三种方法：手动设置动画、动作捕捉生成动画和计算机模拟。

手动设置

手动设置动画只需要在时间轴上设置关键帧，中间的帧会自动生成。

动作捕捉

动作捕捉是指从显示世界捕捉动作引入到虚拟世界。

计算机模拟

跟物理现象有关的动画可以用计算机模拟生成。

操纵

对于复杂的模型，在设置动画之前，需要进行操纵 处理。

操纵是一个建立虚拟骨架的处理，以下三种情况需要操纵：

• 模型之间相互关联，不便单独处理，例如齿轮的传动；

• 模型动作时模型会跟着变形，操纵可以对模型变形、扭曲、弯曲；

• 模型跟随移，例如人物的动作。

渲染

渲染是用3D数据生成视觉效果。渲染有两种类型：离线渲染和实时渲染 。

• 离线渲染用于生成视频和图片，效果更接近真实；

• 实时渲染用于需要交互的场景，例如游戏或VR，需要对模型和场景进行优化才能达到比较好的效果。