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什么是3D建模？高低中模、法线贴图、低模拓扑都是啥？ - 哔哩哔哩

[译文]置换贴图、凹凸贴图与法线贴图的区别 - 知乎

Difference between Displacement, Bump and Normal Maps | Pluralsight

什么是3D建模？建模师是根据想象凭空建模吗？建模复不复杂？工作流程有哪些？
一、建模流程（Workflow）

        建模主要分为建模和贴图两大部分，可以简单地将建模的过程理解为“塑骨”，贴图的过程理解为“美容”。

1.1 建模 （Modeling）分角色建模和场景建模，建模师根据原画建立基本模型把控造型，这是整个游戏美术设计的重要环节。
        建模师要学会使用的软件很多，游戏行业常用的建模软件是3ds Max、Maya、ZBrush、Blender等。不同行业和不同的项目侧重使用的软件不同，所以新人自学入行往往要花相当长的时间且不够专业全面，容易以偏概全或陷入死角。

1.2 贴图（Texturing）

        就是用Photoshop、Substance Painter、3DCoat等软件制作材质平面图，用于覆盖在模型表面。
        场景道具是什么颜色？是金属的还是木材的，是崭新的还是破旧的？角色是年轻的还是苍老的？皮肤是光滑细腻还是满是雀斑皱纹的？······这些模型的外观表现都是由贴图决定。

        值得注意的是：建模师通常不是直接在立体的模型上进行“装扮”，而是将三维的模型展开为二维的平面后再进行贴图、增添细节等，这个就叫“UV拆分”或“展UV”，常用的有Unfold3D、UVlayout和建模软件自带系统等。
        我们可以将它想象成是在制作一个礼品包装盒，要先将盒子平铺，完成对外包装的装扮后，再折叠成需要的形状。当然这个“包装盒”还有很多的制作步骤，所以通常还会引申出下文中的几个概念。

二、中/高/低模 （Mid/High/Low Poly）

通常一个物体是由几个点线面组成，一个多边形可以认定为一面。习惯上把一个三维模型有多少个多边形称之为多少面，即模型的面数是多少。

        根据建模师的习惯，一般先从中模做出一个初型。中模不建保护线，用于之后的削减低模和雕刻高模，属于高低模之间的过渡产物；高模为了表现结构面数会偏多，用以生成法线、AO贴图和置换贴图；低模一般只有大型，细节依靠贴图展现。但这并不代表面数多就一定是高模，且高低模的建模方式也不同。随着技术的发展，单纯以面数多少来定义高低模是不恰当的。高模的高性能往往会给设备带来巨大的运行负担。影视广告追求模型的逼真度和精细度，通常是预渲染，所以多用高模；而游戏要实时渲染，所以手游和普通画质的游戏通常会使用低模。这也是为什么在《和平精英》中即使使用了捏脸功能，在进入游戏后看到的也依然是默认脸型。同理，虽然中模在经过卡线或雕刻后会转变成精度最高的高模，但也会导致贴图时运行速度变慢，因此需要在低模上赋予贴图。

三、低模拓扑 （Topology）

        为了能让低模也能拥有高模的凹凸细节，于是就产生了“低模拓扑”的概念。
        “拓扑”是研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的一个学科，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的形状和大小。而“低模拓扑”是指按照高模的布线原则重建一个低模，来让低模以更低的面数展现更多的细节，常用的软件是ZBrush、Maya的自带拓扑或

四、烘焙法线贴图（Bake Normal Maps）

        拓扑出低模之后就到上文提到的“展UV”做“包装”贴图的环节了。
        法线是指始终垂直于某平面的虚线，是用来描述表面的方向的。物体平面上任意一点，垂直于平面的方向就是法线方向。为了避免把“包装图案”的方向搞错，烘焙贴图法线时要将高模的法线方向以像素的形式存到低模的表面，这样贴上法线贴图的低模就能有高模的光影凹凸，看起来就像高模一样。

五、 引擎渲染（Rendering in the Engine）

在对低模完成贴图、材质绘制（Texturing）和细节的完善后，就可以在游戏引擎中将模型进行效果渲染并导出了，常用的渲染引擎有八猴、UNREAL、UNITY 3D等。

        建模的工作流程细分下包含：中模起形-高模精雕-低模拓扑-UV拆分-烘焙法线贴图-绘制材质-引擎渲染等，都是建模师要掌握的工作流程。

置换贴图、凹凸贴图与法线贴图的区别

英文原文地址：Difference between Displacement, Bump and Normal Maps | Pluralsight

        很多贴图或3D领域的艺术家在初次遇到凹凸贴图(Bump map)，法线贴图(Normal map)以及置换贴图(Displacement map)等概念的时候都会感到困惑。“它们的好像干的都是差不多的事情，不是么？”这个问题的答案就在于那个“差不多”。这三种贴图都是用来制造一些效果，看起来像在几何体的表面增加了分辨率或者更多的细节。而这些细节有些是真的有些是假的。

一、凹凸贴图(Bump Maps)

        凹凸贴图使用计算机图形在3D模型的表面制造出凹凸不平的质感的错觉。我们使用灰度(Grayscale)图和简单的光影技巧在对象的表面人为地制造这种质感，而不是真的在其表面扣出一个个的凸起和裂痕。

        在今天看来，凹凸贴图实际上已经是一种比较旧的技术了。首先你要知道的是凹凸贴图制造出来的细节是假的。凹凸贴图不会给模型增加额外的分辨率。一般来说，凹凸贴图是只有8位(8-bit)色的灰度图。也就是说它只有256种不同的灰度。凹凸贴图中的值就是告诉三维软件两件事：凹或凸。当值接近50%灰度时，物体表面几乎不会有什么细节变化。当灰度值变亮(白)，表面细节呈现为凸出，当灰度值变暗(黑)，表面细节呈现为凹入。用凹凸贴图实现模型的微小细节非常棒。比如，皮肤上的毛孔和褶皱。它们可以用类似Photoshop等二维软件相对容易地编辑出来。凹凸贴图的问题在于，如果摄像机的角度不对，凹凸贴图会很容易穿帮。因为毕竟细节是假的，并非增加了真实分辨率。几何体的轮廓(silhouette)是不会被其上的凹凸贴图影响的。

二、法线贴图(Normal Maps)

        法线贴图可以被认为是一种更新更好的凹凸贴图。和凹凸贴图一样，对于法线贴图，你首先要知道，它的细节也都是假的。几何体上不会添加额外的分辨率。最后，法线贴图虽然也是在模型表面创造了一种细节的错觉，但是它的实现方式和凹凸贴图不一样。如我们所知，凹凸贴图使用灰度值提供凹凸信息。而法线贴图使用RGB信息告诉3D软件每一个多边形(Polygon)表面法线的准确朝向。这些表面法线的朝向(有时简称为法向)，会告诉3D软件如何为多边形着色。学习法线贴图时，你应该知道共有两种类型。在2D空间中这两种类型看起来完全不一样。最常用的是一种叫做切线空间法线贴图(Tangent Space Normal Map),它呈现出混合的蓝色和紫色。

三、置换贴图(Displacement Maps)

        如果你需要为你的低分辨率模型增加额外的细节，那么置换贴图就是王者了。那些贴图会在物理层次上替换(正如其名)它们所作用的网格。使用置换贴图，为了能够创建细节，网格模型一般会被细分，这样真的拓扑结构才能够被创建。置换贴图的优点是，它可以由高分辨率模型烘焙而来，也可以手动绘制。和凹凸贴图一样，置换贴图也由8-bit灰度值组成。

四、使用多重贴图

        有些时候你可以在同一个资源上综合使用凹凸贴图/法线贴图（二选一）和置换贴图。最好的策略就是用置换贴图去实现那些大的形变，用法线或者凹凸贴图实现那些小的细节。无论你使用哪种贴图，一知道它们的原理以及各自的强弱项会让你更容易地作出判断。终极标准是你选择的贴图应该最能够符合你需求场景。