經典寫實的水果蛋撻三維課程

設計 02-11

這篇教程主要講用MAYA製作照片級食物材質，

教程灰常灰常經典。

以下先看看最終的效果圖：

我將在接下來的利用圖片講解怎樣使用Final Gather照亮場景。

Gather照明而不使用SkinShader就能製作出超寫實的作品來拓展我作為一個材質藝術家的視野。

下面就是吸引我來製作水果餡餅這個項目的實例參考圖片。

圖01

如果你要製作一個超寫實的場景的時候，在建模和貼圖階段擁有大量的參考圖片是非常重要的。

如果可能的話，你可以購買水果，將他們放在你的面前，在燈光下觀察他們的，下面是我在製作過程中使用過的參考圖片，我從網路上找到的。

圖02

建模

水果餡餅的硬皮，我是使用旋轉nurbs曲線獲得的，在其中添加了很多的iso參考線，熟練操作曲線使之像一個水果餡餅的硬皮。接下來我將其轉換成了多邊形，翻轉了法線並創建了uv。（圖03）

圖03

對於蛋奶糊來說，我使用一個nurbs平面，使之放置在水果餡餅上，並且檢查了法線。

圖04

對於盤子來說，我使用一個nurbs的cv曲線來旋轉得到，將其轉換為多邊形，翻轉了法線，細分一次，刪除了盤子裡面的一些邊，以此來降低盤子的多邊形面數但同時又能保持作為一個盤子所具有光滑的邊。我本來想用nurbs曲面來製作這個幾何體，但是我發現它的uv有曲解，於是我將其站換為了多邊形。

圖05

對於桌布來說，我使用了一個nurbs平面。

圖06

山莓我是使用一個nurbs的球來製作，檢查uv之後，我複製了很多個，將他們擺放好位置，使用晶格框來塑造他們的形體。我使用nurbs來製作山莓沒有像前面的物體將其轉換為多邊形的原因是，我需要一個光滑的有機體，如果是多邊形的話，maya要佔用多數的空間來計算聚在一起的平滑過後的物體。

還有，nurbs具有自己的本身自帶的uv，雖然有些小的曲解，這些曲解對於小水果來說就微不足道了。而且我將貼圖的接縫部分放在山莓群的裡面看不到的部位，而不是朝外的部位。

圖07

對於葡萄來說，我使用nurbs球體來製作，使用晶格框來調整形體。紅色的葡萄在底部，比較紅，比較光滑。綠色的葡萄比起紅色葡萄來，形體上顯得細長一點。

圖08

黑色的漿果我使用的是nurbs球體就像剛才製作的山莓，不過我現在將他們轉換多邊形，轉換了法線，我將漿果裡面的球體刪除，最後將他們組合起來，這樣減少了多邊形的面數而且便於選擇編輯。

我使用晶格來編輯形體，將球體之間產生的空隙全部蓋住，使他們像一個漿果。

黑漿果的球莖要光滑一點，比起上面的山莓的球莖來。我沒有給黑漿果創建uv，因為黑漿果的主體顏色是黑色的，只有一點光滑的高光而且他們不像山莓那樣是半透明的，所以黑漿果不需要uv貼圖。

圖09

對於藍色漿果，我同樣使用的nurbs球體，這次我將他們轉換為了多邊形物體，這樣我可以更好的為他製作貼圖。擠出邊來製作葉子，最後翻轉了法線。當我排放他們的位置的時候，我複製了很多個原始的藍漿果，將他們雜亂的放置，縮放他們的形態大小，以起來是具有隨機性的，充滿生活氣息而不是呆板的整齊擺放。

圖10

對於石榴籽，我是複製縮放的果實部分。

確切的了解和明白你所要塑造和繪畫的東西對工作是非常有用的。

圖11

貼圖

在我講解關於我這個項目的貼圖工作之間，讓我來給你看看我的老版本的水果餡餅項目，我發到cgchannel上的第一個草圖。

那段時間，我想創建另一個關於食物的場景，利用少量的皮膚shaders來快速渲染。

所以你看這個場景並不是十分的超寫實的，在這個場景里，我使用一個phong材質和fractal節點來製作果凍狀的牛奶沙司，一個phong材質和fractal節點製作藍色漿果，一個fractal節點和一個misss_fast_simple來製作山莓。剩下的石榴，甜瓜以及鳳梨已經模糊的沒有誰能看得出來了。

這個場景單幀渲染了有7分鐘，只用了一點點的final gathing,而不像那個cheese platter卻單幀渲染了有近一個小時。

雖然這個作品渲染很快，但是模型和貼圖的質量卻是一般的，沒有接近pixar的ratatouille的那種效果，所以我折回重新製作所有水果的模型，將甜瓜和鳳梨替換成了紅的綠的葡萄，除了黑漿果之外，剩餘的模型我全部使用文件貼圖而不是程序shaders，這樣可以有更多的可控性來實現超寫實效果。

我還使用一個misss_fast_skin shader代替subsurface phong來製作牛奶沙司，同時使用misss_fast_skin shader代替misss_fast_simple shader來製作山莓和葡萄。misss_fast_simple shader非產的基礎，渲染比起skin shader來要快，但是他不會提供多的高光效果控制，如果你不再使用一個小的透明的球體的話，就不會出現水果濕潤的效果來。

圖12

這個教程對於那些已經知道怎麼設置skin shader的人來說是多餘的。

圖13

如果你不會設置，那就看看tutorial from lamrug，這樣對你閱讀我的另一教程cheese platter tutorial也有幫助。

對於盤子，我使用一個blinn來替代mia-material，因為要縮短渲染時間。

mia-material需要真實的物理光影想finalgathing 和ggobal illumation來使之看起來效果不錯，但是blinn就不需要這個。依據距離攝相機的遠近，使用mia-material的盤子渲染時間要比使用blinn的盤子長一些。

下面是對盤子材質的高光屬性的顏色以及反射屬性的設置。

圖14

對於桌布來說，我在會聯網上找到的最大的圖片是500像素的，沒有alpha通道信息。我將它進行了放大，放大到2048，使用photoshop的魔棒工具將圖案與黑色的背景分開。

我使用亮度對比調節，將調節滑竿移動來適應丟失了的白色信息，使之看上去像新的一樣，我將這個存為一個targa32位格式的transparency layer。

對以bump and reflected color maps，我用噪點（noise）填充了一個空圖層，對其進行動態模糊（motion blurred），然後在複製一個圖層，旋轉90°，然後使用photoshop的圖層模式和透明度工具，對這兩個圖層進行調整，使之看起來像是纖維那樣交叉的。

然後我合併了這兩個圖層，將合併的圖層放我將bump map儲存為一個targa24位格式的文件。我開始是使用一個lambert材質，但是不知道是什麼原因，這種材質在餡餅酥皮的陰影之後總是會出現模糊，我更換了一個帶有一點高光的anisotropic材質。下面就是透明貼圖和凹凸貼圖。

圖15

對於藍色漿果來說，我從互聯網上找到了一個最大的藍色漿果的參考圖片，我把它全部放在了uvlayout上，接下來我使用克隆和複製工具來調節他的形狀以適合uv，當我將參考圖設置完成，我在photoshop中使用亮度對比工具，反覆採樣調節藍色，利用得到的色彩建一個圖層再利用圖層模式來製作漿果帶著白色果霜的效果。

我使用一個帶有一點點反射的phong材質和剛才製作的顏色文件貼圖。

圖16

對於餡餅的酥皮來說，我耗費了不少時間來尋找一個高解析度的圖片來製作貼圖。我一度想用我的數碼相機來拍攝一張圖片，但是我的數碼相機沒有辦法手動控制來獲得一張非常精細的具有詳細細節的圖片。

當我沒有辦法，只好尋找一些替代的圖片來製作貼圖的時候，我卻發現了一張高解析度的餅乾圖片，用它來為酥皮製作貼圖，使用photoshop將餅乾圖片裁切，縮放來使用酥皮的uv，用畫筆將斑點一樣的淺褐色的酥皮烤酥的地方在color map上畫出來。

bump map只是一個簡單的添加了噪點貼圖，我將color map在photoshop中使用亮度對比調節，再加上一個黑色的背景層，就是specular map了。

我也使用specular map貼到了酥皮的phong材質的反射率上，以給酥皮帶來更多的細節，這個反射貼圖是灰色的。

下面就是餡餅酥皮的各種貼圖。

圖17

對於黑色漿果，我使用一個phong材質和一個程序fractal shader，並且反覆的測試調節高光的值。

圖18

石榴籽有兩個圖層，分別是裡面淺白色的末端和外面淡紅色的透明表皮，也許石榴籽是我曾經製作過的水果貼圖中最難的了，從我在我居所附近的超市裡找不到石榴，到我知道的大多數的人們從來沒有親眼見到過真正的石榴是什麼樣子的，所以他們不知道那是什麼東西在我的餡餅，也不知道參考圖裡面是什麼。

對於裡面淺白色的末端，我使用一個surface shader 鏈接一個小的 glow，對於外面淡紅色的透明表皮，我使用一個透明的phong材質。

圖19

牛奶沙司是淡黃色的，帶有明顯的高光和一點反射，我從參考圖中複製了一點牛奶沙司的顏色，將其填充滿整個圖層，再加上一點噪點，最後高斯模糊一下。對於高光貼圖，我使用噪點濾鏡，使用白色刷了幾筆，最好在色彩平衡裡面調節，使圖片偏一點淡藍色。我使用了一個skin shader，便於創建超寫實效果。

圖20

葡萄的材質和貼圖是我找到一張葡萄的圖片，將其縮放，使用亮度對比調節，色階對比。

我對樹莓的貼圖也是這樣操作的，除了在圖片的中間用白色畫筆，下面就是我為紅、綠葡萄還有樹莓畫的貼圖。

圖21

質感

不用水滴就能表現新鮮水果的質感，其實這個很簡單，你只需要一個黑白色做成的噪點圖像文件，然後色彩平衡中使之偏一點淡藍色，將這個貼圖添加給secondary

specularity以及添加一點reflection，左邊的圖片是使用默認的secondaryspecularity，就是沒有圖片文件，中間的是secondaryspecularity使用了噪點貼圖文件的葡萄的圖片，右邊是再中間圖片的基礎上給添加了reflection.的效果。

圖22

燈光

圖23

我使用了三個點光源，兩個面光源，以及一個hdri。主光是一盞橘黃色背光，再現陽光從窗戶射進來，照射水果的表面的情形。

所以我添加一盞低能量的也是橘黃色的面光源，從樹莓的一邊照射過來，我將這盞面光源與樹莓的球莖連接起來，還有餡餅的牛奶沙司，這樣能塑造出一個超寫實的效果。

圖24

skin shader是一個很耗費機器運算的材質節點，如果你不是給一個角色貼圖的話，勸你不要使用它。

食物比起人類皮膚來有更大的半透明屬性，所以設置skin shader的值比起人類皮膚來要普遍的高一點，像scale conversion，材質的半透明效果越多，就會出現越多的噪點，所以你不得不設置較高的scale conversion來平衡噪點，你也可以調節lightmap，如果你想scale conversion的值比較小一點。

回到燈光講解里來，我在每個樹莓的空腔裡面添加了一盞帶有樹莓的淡紅色顏色的點光源，以此來增進半透明的效果。我還添加了一個低數值為-2的吸光燈在樹莓蛋撻的右前方和石榴蛋撻之間，用來增進陰影的效果。

謹慎使用負值的燈光，也就是吸光燈，它佔用的資源比正常的燈光要多，而且如果數值設置的較高的話，它會使靠近它的貼圖產生不佳的效果，所以這種類型的燈光用的比較少。

下圖是使用數值為-10的吸光燈產生的效果。

圖25

渲染

final gather是一個技巧性地反射燈光，雖然有點作弊，但是不管怎樣，它產生的效果是很好的，如果你迷戀於直接用maya渲染出一切效果，而不是分層渲染的話，那麼渲染時間是很可觀的，即使你把final gather採樣點凍結，仍是如此。

另外一個缺點是，當你在50%的解析度的渲染視圖渲染的時候，圖像質量看起來非常美妙，但在100%解析度的視圖裡就不是這樣了，那意味著你需要增加更多的final gather採樣點，在開始的時候，我使用了300的final gather採樣點，由於蛋撻的材質是phone類型，因此得到很多的斑塊，我甚至在渲染設置中打開了「jitter」選項，我不能達到我想要的效果，因此我決定放棄了。

最終我決定google搜索一下我遇到的問題，結果發現不少人在使用final gather的時候遇到了和我一樣的問題，他的解決方法是設置一個瘋狂的final gather採樣點數，然後每個點的插值設置為12，我我試著使用500,000 的final gather採樣點數渲染出2500 x 1406，72dpi的圖像。

但在渲染到第三天的時候，它崩潰了，我希望在渲染全尺寸的時候得到50%解析度大小時一樣的質量，同時maya和我的處理器還能夠挺過去，因此我使用原來一半的fg採樣點數來渲染，即使這樣，它都花了整整3天時間來僅僅渲染出fg的採樣點，而且，我還是對結果不滿意。

這裡是我的23,958kb的小的final gather的採樣點。

圖26

這是是我使用final gather 反彈次數為2的渲染設置（圖27、28）

圖27

圖28

遮擋

唯一需要表現出陰影或稍許陰影的物體是場景里的托盤，藍莓和黑莓，以及酥皮，我一共使用了6個採用不用設置的遮擋材質，如果在蛋奶糊上使用過多的遮擋效果，它看上去就像是塑料了。

圖29

景深

我不得不承認，在景深這個部分，我尋求了幫助，恰好學校的導師注意到了我的作品缺少景深，並建議我直接在maya裡面把景深渲染出來。

但我知道，這會給每一幀增加額外的15分鐘渲染時間，我還沒有考慮優化我的場景，因此實際上它等於要被渲染兩次那麼長的時間，無論如何daniel schrepf，我的一位同事注意到我的麻煩並給我提供了幫助，他建議我使用一個surface shader單獨渲染zdepth 通道，然後把一個ramp材質投射到場景裡面，然後在shake裡面合成最終的遮擋材質，最好的部分是這麼做渲染起來實在是非常快。（圖30）

圖30