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Blender材质节点基础教程

创作时间:

作者:

@小白创作中心

Blender材质节点基础教程

引用

来源

http://animta.com/2024/10/09/Blender/blender%E6%9D%90%E8%B4%A8%E8%8A%82%E7%82%B9%E5%9F%BA%E7%A1%80%E6%95%99%E7%A8%8B/

Blender是一款强大的开源3D建模软件，其材质系统是实现逼真渲染效果的关键。本文将详细介绍Blender中材质的四大基础属性、着色、纹理、UV、不同类型的着色器及其参数，以及输入节点等知识点。

Blender材质的四大基础属性

在现实世界中，光线与物体的相互作用可以分为三种基本形式：吸收、反弹和穿透。而在计算机渲染中，为了模拟这些效果，通常会使用不同的算法：

漫反射（Diffuse）-Lambert算法：用于模拟物体表面的散射光，其亮度取决于物体表面法线与灯光方向的夹角。
高光（Specular）-Phong算法：用于模拟物体表面的镜面反射，其亮度取决于观察者视角与反射光线的夹角。
环境反射图像（Reflection）-光线追踪：用于模拟物体表面的反射效果，可以使用反射贴图并添加模糊滤镜来实现。
光能传递（Global Illumination）：用于模拟全局光照效果，包括间接光照和反射。

这些算法共同作用，可以模拟出各种复杂的表面反射效果。

PBR（基于物理的渲染）简介

PBR（基于物理的渲染）是一种更先进的渲染方法，它通过两个主要参数来控制表面特性：

金属度（Metallic）：表示物体是否具有金属特性。金属物体反射光谱中的所有颜色，而非金属物体则吸收部分光谱。
粗糙度（Roughness）：表示表面的光滑程度。粗糙表面会使光线散射，而光滑表面则会产生清晰的反射。

PBR的主要目的是简化用户操作，同时确保渲染结果符合物理规律。

着色、纹理与UV

着色

着色描述了光与物体表面及内部的相互作用方式，用于表现物体的物理特性，如玻璃、金属、塑料等。

纹理

纹理用于增加物体表面的细节，包括图案、划痕、磨损、撕裂、凹凸等。常见的纹理类型有：

颜色纹理（Diffuse Texture）：定义物体表面的颜色和图案。
法线纹理（Normal Map）：模拟表面的凹凸细节，通过修改表面法线来实现光照效果。
高光纹理（Specular Map）：定义表面反射光的强度和颜色。
粗糙度纹理（Roughness Map）：控制表面的粗糙程度，影响光的散射效果。

UV坐标

UV坐标是纹理坐标，可以理解为模型的皮肤。在2D空间中绘制好纹理后，将其包裹在3D物体的表面上。

Blender着色器接口与数据转换

Blender中的着色器接口支持不同类型的数据，包括值、矢量、颜色和着色器。不同类型数据之间的转换规则如下：

数值到颜色：复制数值到3个颜色通道。
颜色到数值：使用公式0.21 * R + 0.72 * G + 0.07 * B计算灰度值。
数值到矢量：复制数值到3个矢量通道。
矢量到数值：计算xyz三个通道的平均值。
矢量和颜色互转：分别复制3个通道。
颜色和着色器：
颜色直接连接表面时，Blender会默认添加一个自发光着色器。
颜色连接着色器再连接表面时，会根据光照模型计算最终效果。
着色器不能直接连接到值、颜色、矢量接口，需要使用“Shader to RGB”转换器。

常用着色器详解

光泽着色器与漫射着色器

光泽着色器：

粗糙度参数：控制表面反射的清晰度，而不是物体表面的粗糙程度。
颜色参数：控制物体表面的颜色，但不能生成纯黑色且有光泽的物体。

漫射着色器：

粗糙度参数：值为0时给出标准的朗伯反射，更高值激活奥伦-纳亚尔漫反射。
颜色参数：控制物体表面的颜色。

体积散射与体积吸收着色器

体积散射：模拟光线在介质中偏离原来方向的现象，如蓝天、白云、彩虹等。
体积吸收：模拟光线被介质吸收的过程，密度越大，吸收越快。

阻隔着色器

主要用于创建透明区域或蒙版，在Eevee渲染器中需要开启“Film”设置中的“Transparent”选项。

丝绒着色器

主要用于模拟丝绒材质的效果，通过调整西格玛值控制布料表面的亮面范围，通常需要与漫射着色器混合使用。

次表面散射着色器

用于模拟光线在物体内部散射而呈现的半透明效果，如玉石、蜡烛、葡萄等。主要参数包括：

缩放：控制透光效果的范围。
半径：控制透过的光的长度和颜色。
颜色：控制物体表面的颜色。

各向异性着色器

用于模拟物体表面有规则凸起时的各向异性反射效果，主要参数包括：

粗糙度：控制反射模糊度。
各向异性：控制高光的形状。
旋转：控制高光的方向。

半透着色器

用于模拟薄物体（如纸张、窗帘）的透光效果，通常需要与实体化修改器配合使用。

折射、透明与玻璃着色器

折射：模拟光线从一种介质进入另一种介质时的偏转效果。
透明着色器：控制物体的颜色和透明度，通过调整RGB值来控制透明度。
玻璃着色器：专门用于模拟玻璃材质，可以通过调整折射率和粗糙度来控制效果。

混合着色器与相加着色器

混合着色器：用于混合不同着色器的效果。
相加着色器：主要用于增强烟雾等效果。

原理化BSDF着色器

原理化BSDF着色器是Blender中最常用的着色器之一，它通过几个关键参数来控制材质特性：

基础色：控制物体表面的颜色。
金属度：区分金属和非金属材质。
粗糙度：控制表面的粗糙程度。
GGX：用于控制高光分布，通常保持默认设置。
高光和高光染色：用于精细调整高光效果。
随机游走、次表面、次表面半径和次表面颜色：用于模拟半透明材质的效果。
投射和投射粗糙度：用于模拟玻璃等透明材质的效果。
各向异性、光泽、清漆、alpha：用于实现更复杂的材质效果。

各向异性

物体的各向异性是因为物体表面比较规则的划痕，既然是划痕，说明物体表面是粗糙的。所以高光液不应该那么清晰，这就需要调整高光的糙度。和各向异性相关的属性：

粗糙度：首先增加粗糙度
各向异性过滤：正值时，产生于切向垂直的高光；负值时，产生于切向平行的高光
各向异性旋转
切向

光泽、清漆

这两项的效果都是在物体已经有的高光上再加一层高光。

区别是使用光泽添加的高光比较模糊，清漆的高光比较清晰。

光泽

光泽
在高光值等于零的情况下添加光泽，物体看起来是毛茸茸的。光泽=1.0
光泽=10.0时，与右侧添加模糊高光的效果对比一下，添加光泽的物体看起来更柔软一些。所以在做布料材质的时候，可以添加光泽。
光泽染色
光泽染色是使用的问题的基础色，这里就不讲了。

清漆

清漆
清漆也是为物体再加一层高光
先创建一个糙度为0的金属球。然后提高清漆的值清漆=1.0，效果可能不明显。当清漆=20时，就可以看到金属外面的一层高光。就像加了一个壳一样。
清漆粗糙度
清漆粗糙度是用来调整清漆的清晰度的，增加这个值，球体外面这层高光变模糊。但是金属本身的高光还是很清晰。糙度是调整物体本身的高光的，当增加糙度，里边那层高光开始模糊。外层的还很清晰。当同时提高高光粗糙和清漆粗糙度时，内外两层高光开始模糊。
清漆法线
清漆法线是用来给清漆层高光添加凹凸感的
我们这里有一个非金属的球体，物体自身高光模糊，外层添加了一层清漆。然后新建噪波纹理和凹凸节点，讲他们连接到清漆法线上。如果连接到法向上，控制的是物体本身的高光，看上去就像是清漆层内部是凹凸不平的。但是表面还是光滑的。
Alpha
使用alpha的时候，要注意它和透射的区别。alpha如果等于0，是真的透明，就是没有任何东西。2. 在cycles模式下，把图像的alpha连接到alpha上面，可以显示出导入图片的alpha通道。可以看到泡泡中心是半透的，其他是透明的。4. 再连接颜色，泡泡就被单独显示出来了。就像抠图一样。6. 当开启透射，透射折射率等于1.0时，物体也是透明的。只有当物体是白色的时候才会出现透明效果。这个地方还有一个壳子。虽然物体本身不发生反射，就是没有高光。但是可以通过清漆给物体加上高光。8. 当alpha等于0时，就相当于这个地方没有物体了。