Hard-Surface-Produktion Shader-Einrichtung

Nachdem UV-Mapping und Backen abgeschlossen sind, geht das Asset in die Texturierungsphase über. Hier verschiebt sich der Produktionsprozess von meist technisch hin zu stark künstlerisch.

Low-Poly, UVs und Bake sind Bühnen, in denen der Künstler mit Zahlen, Budgets, Topologieregeln, Projektionsqualität und technischen Einschränkungen arbeitet. Texturierung ist näher an Konzeptkunst und High-Poly-Skulptur in Bezug auf kreative Verantwortung. Es definiert, wie sich das Objekt als Material liest, wie es auf Licht reagiert, wie neu oder abgenutzt es sich anfühlt und wie glaubwürdig es in den Händen des Spielers wird.

Um in dieser Phase effektiv zu arbeiten, benötigt der Künstler ein sicheres Verständnis von PBR und eine klare Beherrschung der beiden wichtigsten Industrie-Workflows:

• Specular / Glossiness
• Metallic / Roughness

Beide sind weit verbreitet. Beide können physikalisch plausible Ergebnisse liefern. Jeder hat seine eigenen Stärken, Einschränkungen und Produktionsanwendungsfälle. Die Wahl zwischen ihnen ist selten nur eine Frage der persönlichen Präferenz. Es wird in der Regel durch die Engine, Plattform, Asset-Typ, Shader-Setup und Produktionsbeschränkungen definiert.

Der Specular / Glossiness Workflow verwendet normalerweise den folgenden Kerntextursatz:

• Diffuse
• Specular
• Glanz
• Normal

Diffuse

Die Diffuse Map wird in sRGB gespeichert und definiert die Grundfarbe der Oberfläche. Genauer gesagt stellt es die Lichtenergie dar, die vom Material diffus reflektiert wird, während der Rest des Lichts absorbiert wird.

Bei dielektrischen Materialien trägt diese Karte die sichtbare Oberflächenfarbe.

Bei Metallen ist die diffuse Karte schwarz, da Metalle keine diffuse Reflexion auf die gleiche Weise wie Dielektrika haben. In PBR wird die Farbe eines Metalls eher durch seine spiegelnde Reaktion als durch diffuse Farbe getragen.

Specular / F0

Die Specular Map, ebenfalls in sRGB gespeichert, steuert sowohl die Farbe als auch die Intensität der Reflexion.

Für Dielektrika ist es normalerweise ein dunkler, neutraler Grauwert. Bei Metallen wird es vollständig gefärbt:

• Gelb für Gold
• warmrötlichbraun für Kupfer
• hellgrau für Stahl
• hellgelbgrau für Messing
• getönte Werte für beschichtete oder behandelte Metalle

Dies gibt dem Künstler direkte Kontrolle darüber, wie das Material Licht reflektiert.

Glanz

Die Gloss-Karte ist eine lineare Graustufen-Textur. Es definiert die Oberflächenglätte.

• Weiß bedeutet eine glattere, glänzende Oberfläche.
• Schwarz bedeutet eine rauere, diffusere Oberfläche.

Glanz ist im Wesentlichen das Gegenteil von Rauheit.

Der Hauptvorteil des Specular / Glossiness Workflows ist die direkte Kontrolle über die Reflektivität.

Der Künstler definiert explizit, wie die Oberfläche Licht reflektiert, sowohl in Farbe als auch in Intensität. Dies gibt mehr Flexibilität für ungewöhnliche Materialien und führt oft zu reicheren, intuitiveren Ergebnissen für Metalle.

Dies ist einer der Hauptgründe, warum wir Waffentexturen in Specular / Glossiness schreiben. Waffen enthalten eine große Menge an sichtbarem Metall: Stahl, Messing, Kupfer, eloxiertes Aluminium, parkerisierte Teile, blaue Oberflächen, beschichtete Empfänger, abgenutzte Kanten und exponierte Kontaktbereiche. Für diese Oberflächen bietet Specular / Glossiness eine sehr direkte und künstlerfreundliche Möglichkeit, die Materialreaktion abzustimmen.

Es ist auch einfacher, Übergänge zwischen Metall und Nichtmetallmaterialien zu handhaben. Schmutz, Farbe, Staub, Öl und abgenutzte Beschichtungen können geschichtet werden, ohne das darunter liegende Metall zu zwingen, sein metallisches Verhalten zu verlieren.

Dieser Workflow erfordert jedoch ein besseres Verständnis der physikalischen Materialeigenschaften. Da der Künstler mehr Kontrolle hat, gibt es auch mehr Möglichkeiten, Fehler zu machen. Es ist sehr einfach, Materialien zu erstellen, die visuell interessant aussehen, sich aber unter Beleuchtung falsch verhalten.

Nachteile von Specular / Glossiness

Der Hauptnachteil ist der Texturspeicherbedarf.

Specular ist eine RGB-Textur, und aufgrund der Kompressionsanforderungen muss sie oft in einem Format höherer Qualität wie BC7 gespeichert werden. Dies kann es erheblich schwerer machen als ein einfacher grauskaliger metallischer Kanal, der in einem kompakteren Format gespeichert ist.

Specular / Glossiness macht es auch einfacher, Energieeinsparung zu brechen, wenn der Künstler nicht versteht, wie diffuse und spiegelnde Werte zueinander in Beziehung stehen sollten. Mit anderen Worten, der Workflow gibt mehr Kontrolle, aber auch mehr Verantwortung.

Für erfahrene Künstler ist diese Kontrolle wertvoll. Für Anfänger kann es eine Quelle für physisch falsche Materialien werden.

Der Metallic / Roughness Workflow verwendet einen anderen Kerntextursatz:

• Base Color
• Metallic
• Rauheit
• Normal

Base Color

Die Base Color Map wird in sRGB gespeichert und kombiniert zwei Rollen in einer Textur.

Für Dielektrika stellt es eine diffuse Oberflächenfarbe dar. Für Metalle steht es für Reflexionsfarbe.

In einem vereinfachten Sinne enthält Base Color sowohl die diffuse Rolle als auch die farbige spiegelnde Rolle, während der Shader anhand der metallischen Maske entscheidet, wie er sie interpretiert.

Metallic

Die Metallic Map ist eine lineare Graustufen-Textur.

• Schwarz bedeutet Dielektrikum.
• Weiß bedeutet Metall.

Zwischenwerte werden normalerweise für Übergänge wie Staub über Metall, Korrosion, Schmutzbildung oder teilweise bedeckte Oberflächen verwendet. In der Definition des sauberen Materials sollten die meisten Oberflächen entweder schwarz oder weiß sein, weil ein Material normalerweise entweder metallisch oder nichtmetallisch ist.

Rauheit

Die Roughness Map ist ebenfalls eine lineare Graustufen-Textur.

• Weiß bedeutet rauh.
• Schwarz bedeutet glatt.

Es ist das Gegenteil von Gloss.

Der Hauptproduktionsvorteil von Metallic / Roughness ist die Kanalverpackung.

Da Metallic, Roughness und Ambient Occlusion alle Graustufenkarten sind, können sie zusammen in einer einzigen gepackten Textur gespeichert werden. Ein gemeinsames Setup ist:

R = Metallic
G = Roughness
B = Ambient Occlusion
A = Opacity or another mask

Dies bedeutet, dass eine Texturdatei bis zu vier verschiedene Karten enthalten kann, während Base Color eine separate RGB-Textur bleibt.

Weniger Texturdateien bedeuten in der Regel weniger Texturabrufe, geringere Speichernutzung und eine effizientere Materialeinrichtung.

Der zweite große Vorteil ist reduzierter Fehlerraum. Der Künstler definiert die dielektrische Reflexion nicht manuell. Der Shader verwendet einen Standardwert, der den Workflow vorhersehbarer und schwieriger macht.

In Specular / Glossiness kontrolliert der Künstler diesen Wert direkt. Dies ermöglicht mehr Flexibilität, schafft aber auch mehr Möglichkeiten, die physische Korrektheit zu verletzen.

Nachteile von Metallic / Roughness

Die Hauptschwäche von Metallic / Rauheit erscheint bei Übergängen zwischen Metall und Nichtmetallmaterialien.

Farbe über Stahl, Staub auf Aluminium, Korrosion, Schmutz in Hohlräumen, abgenutzte Beschichtungen und exponierte Metallkanten sind alle Fälle, in denen sich verschiedene Materialtypen auf derselben Oberfläche treffen.

In Metallic / Rauheit werden diese Übergänge normalerweise durch metallische Zwischenwerte dargestellt. Dies kann einen Graufilmeffekt an der Grenze erzeugen. Anstatt als abgeplatzte Farbe über Stahl zu lesen, kann sich das Ergebnis wie Plastik anfühlen, auf dem Metall lackiert ist.

In Specular / Glossiness ist dieses Problem leichter zu vermeiden, da Diffuse und Specular separat gesteuert werden. Das darunter liegende Metall kann physikalisch metallisch bleiben, während Schmutz, Farbe oder Staub als separate Materialschichten darüber existieren.