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火星时代带你幕后拆解《阿丽塔》:PBR材质有多牛?

作者:发布时间:2019年03月05日

即使你不是科幻迷,你这几天也被《阿丽塔·战斗天使》刷过屏了吧。

官方和媒体用了很多数字,来告诉你这片子究竟有多厉害:

比如2600多个特效镜头(《头号玩家》才1500个);

4.32亿小时的渲染总时长(3万台电脑不眠不休得工作1.6年不止);

阿丽塔的眼睛由900万个多边形单位组成(《指环王》咕噜的大眼睛约有5万个相同单位);

她每做一个表情,就要调动超过2500个面部组织;

她的第一具身体由8000多个电子手工部件构成,单一只手就有超过800个独立部件……

这部电影中的很多细节,都令特效从业者们深深着迷。

但是,你可别以为这部视效大片离你很遥远啊!星仔要郑重其事地跟大家说,这片子里用到的很多崭新理论和实现方法,火星时代的童鞋们每天都在学哦。

比如,最擅长打造电影级金属材质的PBR技术。

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太长不看版

1.PBR是一种可以让镜头做得更快更好的渲染技术(如果不是PBR技术,《阿丽塔》的制作周期怕是要翻不止一倍了);

2.电影游戏不分家,PBR在次世代游戏美术设计中也非常普及;

3.PBR材质制作已加入火星时代游戏3D美术设计班常规套餐,拉到页底有学员作品哦。

接下来,请允许星仔解(fān)说(yì)一下,PBR技术的原理及实际应用,抛砖引玉,欢迎各位大佬留言补充。

PBR是什么神仙操作?

PBR(全称Physicallly-Based Rendering),是一种基于物理常识的、简化的、可以实现实时渲染的材质渲染技术,用于更精确的描述光如何与物体表面互动。

翻译:

A.基于物理——换个词就是真实合理。你凭空在电脑软件中做出来的画面,不管里面的城市建筑也好,街道场景也好,人物角色也好,道具或武器的运动轨迹也好,都要符合包括但不限于牛顿三大定律、开普勒第三定律、折射定律、热力学第一定律、能量守恒定律等等一切三次元世界所天然遵守的物理定律。

B.简化的实时渲染——就是快+好。以火星学员所使用的Substance Painter为例,其中包含非常丰富的材质模块库及参数调节器,可以更快做出导演/甲方爸爸要求的画面细节,就算返工改稿,也可以边改边看,效率刚刚的。

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Substance系列软件拥有丰富的材质资源库

C.材质渲染技术——以钢铁城为例,我们在电影中看到的“钢铁城”,建筑物的表面材质及做旧细节、角色和场景之间的频繁互动所带来的贴图光线变化等等,都需要材质贴图师来进行绘制、制作甚至说是创作。贴图用得好,工期短不少。火星时代特聘讲师、ILM高级贴图材质师融知扬,就在《海王》、《头号玩家》中就做过几场重点场景镜头的贴图和材质。

对于卡梅隆这位技术狂而言,他的工作方式就是,不管多么荒诞或超现实的想象,他都会让一切都看起来真实且合理。

而在材质处理这个环节上,没有比PBR技术更符合这位大神的口味了。

让制作效率极大提升的小可爱

PBR技术有着上手快、效果好的显著优势,可以帮助制作团队明显缩短贴图材质步骤的工作时间。具体表现在如下三个方面:

(1)方法论和算法基于精确的计算公式,免除创作表面的猜想过程。

翻译:

在没有PBR技术之前,很多艺术家做东西多少是靠手和感觉,这次调出来的效果,如果没记录好,下回很难再复制。

如果用上PBR技术就不同了,仍以Substance Painter软件为例,它减少了做贴图的时候“猜”高光数值的情况,把创作思维从技术中解放出来;同时减少材质球的频繁使用,以前需要叠加很多材质球才能表现出的质感,现在只调整几个参数滑块就可以解决。

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Substance可以实现动态视觉艺术的“标准化”

(2)能实时表现任何光照环境下,正确的物体反射效果。

翻译:

PBR如今已然成为被圈内技术大拿玩得贼6的工具,也因此和PBR技术相关的软件中,基本都包含一个基于无数前辈多年心血和经验所得的庞大的材质数据库。

在这里,你可以通过几个拖拖、点点的动作,获得你想得到的基于物理规律和三维真实的效果,不光是晴天、阴天、室外和室内,甚至外太空也轻松做给你看。

PBR材质可以实现包括场景、角色、道具等不同类型的任何材质,但是我猜可能是开发者团队的人为趣味,PBR材质尤其擅长表现金属材质的一切,包括道具/建筑/人体/动物等等,一切你所可以用得到金属材质的质感表现,其结果都更令人着迷。

不信的话,你再去看看电影中的钢铁城,那些你在第一次看到时可能没注意到的细节。比如闪烁着不同明暗关系的商店房檐、在接踵比肩的闹市穿行的交通工具,路人身体上磨损度不同的机械义肢,相信我,你会打开一扇新世界的大门的。

(3)为不同的艺术家,提供统一的工作流程。

翻译:

凭什么PBR就可以统一工作流程和制作团队的风格?

那是因为PBR可以无缝支持市面上所有主流引擎以及渲染器。也就是说,如果你用一款PBR软件来完成了一组贴图材质的制作,你可以将其保存为Unity/UE4/Arnold/V-Ray等等其他主流渲染器可以兼容的格式,直接导入使用;

当然,你还可以将做好的材质直接导入Maya等三维建模软件中,直接做灯光和二次渲染,无任何转换操作。

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截图来自Substance研发公司官网

Hin方便是不是?如此沟通无障碍的神器,不用你用谁?!

一言以蔽之,PBR是一门小白也可以相对轻松掌握的材质处理技术。当然不是全无门槛啊,还得靠老师带你正确入门。

我只是想说,比起从头重修让人头大的物理学和程序语言,真是简单得不能再简单了。

不学PBR你就out啦!(游戏设计领域这样说)

PBR技术最早只在电影工业中运用,包括我们经常能在CGTalk、CGSociety、Evermotion网站上看到会大呼卧槽的静帧作品,以及像《阿凡达》、《猩球崛起》、《攻壳机动队》、《阿丽塔·战斗天使》这样的特效神作。

但你以为这就完了吗?NONONO,由于近年来硬件性能的不断提高,游戏制作商和玩家们对游戏真实度的要求越来越高,PBR技术已经普遍应用于主机游戏甚至手机游戏的实时渲染当中。

比如主机游戏中的《鬼泣》、《死与生》、《地平线》及《神秘海域》系列;以及我们普通人更加耳熟能详的手机游戏《王者荣耀》等等,这些游戏大厂的新作,制作水准已经直逼电影级别!

火星时代的教研团队并没有放过这个神器。在盘完PBR之后,老师们已经将其引入到游戏3D美术设计师班的培训体系当中。

在火星时代老师的正确指导下,学生们可以快速掌握Substance软件的使用方法,管它什么赛博朋克风、废土风、中世纪风还是哥特风,都可以信手拈来。

你问效果?咱直接上学员作品吧。

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不要小看这些作品,它们可是学生在仅仅接触PBR两周时间内所完成的哦。其中有些同学在入班前,可是跨行纯小白的哇。

如果说,阿丽塔的眼睛是传达角色情感、感染观众最重要的窗口,那PBR材质就是贴图材质师还原真实世界的大马士革刀。

所谓万变不离其宗嘛,有了这款神器,是不是感觉你离特效大片的距离,又近了一步呢?

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