引言
在这篇文章中，我将向你展示我是如何制作正在进行的植被研究项目中的一些植物模型，以及在这个过程中学到的东西。所使用的工具有：ZBrush（用于雕刻高模元素和纹理贴图集创建）、Substance Painter（用于纹理处理）、Blender（用于植物组装），以及虚幻引擎（用于渲染和最终展示）。欢迎加入这个深度解析过程，希望你能从中找到对自己有用的启示。
收集参考资料
这一阶段的目标是通过多重视角深入理解特定植物的生长方式。尽可能关注所有参数，并将其应用到植物的各个层面，从小到微观细节，大到整体结构。例如，观察生长模式，记录分支和脉络自下而上的弯曲和分叉情况。分析植物各部分的方向和旋转角度，观察尺度变化及其发生方向，研究颜色变化及老化状况，以及色彩转换区域。探讨植物密度以及叶脉、叶片、茎秆之间的距离。收集近景参考以便清晰观察受损区域，了解在纹理中可以添加哪些小细节。从多个不同角度审视目标，同时对每个元素——叶脉、叶片、枝条、主茎、树皮等——运用相同的观察方法。
在网上搜索参考资料时，利用植物的科学名称或者当地语言名称搜索可能会有所帮助。有时甚至可以利用YouTube，因为某些视频能提供多角度的良好视图。如果难以看清植物的生长模式，尤其是底部常被叶子遮盖的部分，可以查阅植物学插画。这些插画不仅可以作为良好的参考资料，还能为手绘纹理提供帮助。
但很多时候，最佳的参考资料是我自己拍摄的，因为我能聚焦于那些网上不易找到的小而隐蔽的部分，亲眼观察实物有助于真正理解植物的本质，以及其他任何物体的特性。
之后，我会收集一些三维参考资料，看看其他艺术家是如何处理这种植物的。如果我知道某个游戏中存在优秀的实例，我喜欢在游戏中直接检查它，如果有照片模式则更好。我认为这是一份绝佳的学习资源，至少对我而言如此。最后，我建议浏览Megascans库，看能否找到该种植物，或者至少能找到类似的东西。能够分析扫描模型和纹理非常宝贵，它们不仅可作为植物纹理制作的基准，而且在一般情况下也能提供很大帮助。
雕刻
对于高模部分，我在ZBrush中完成所有雕刻工作。无论你是如何创建叶片和花瓣的基础几何体并不重要，它们可能是另一个3D软件中制作的简单细分模型，或者直接在ZBrush中从球体开始雕刻并调整其部分结构直至与参考匹配。但我喜欢快速在照片参考上绘制黑白图像，勾勒出基本轮廓，然后用作ZBrush中生成起始几何体的蒙版。这是一种快速创建基础形状并确保每次比例都完美的可靠方法。
设置好厚度并平滑边缘后，我开始雕琢内部体积。我发现初学者在雕刻叶片时常出现的一个问题是，他们直接用宽软刷在叶片表面刻画脉络，而脉络之间的区域保持原状。如果我们应用法线贴图查看器（matcap），就会发现没有任何梯度，因此叶片看起来会很扁平。我的方法是首先轻轻在表面上描绘脉络的位置，然后围绕脉络塑造体积。选择何种笔刷取决于个人喜好，许多笔刷都能达到相似效果，只是风格各异。简单的“标准”或“膨胀”笔刷通常足以应对大部分雕刻工作，而诸如“黏土堆积”这样的笔刷可以帮助在表面引入不规则性。因此，我认为我绘制的脉络仅仅是为了代表叶片个体体积之间的边界——脉络本身最终会被覆盖并变细。
要实现叶片那种饱满的质感，我认为关键在于定义体积和修改边缘使其也有明显的梯度，因为在只有平面叶片图像的情况下，边缘的明暗变化程度往往是显示其深度的主要线索。这里有一个叶片特别厚的例子——请注意随着表面弯曲，边缘处的光照值变化。并非所有叶片都会这么厚，但我倾向于让叶片做得比实际稍厚一些，就像硬表面建模时常常夸张边缘倒角一样。实现这一效果的一种方法是使用移动笔刷，将几何体推向边缘。
通常我会把微小细节和损伤区域留到纹理阶段处理。这样我能更好地控制最终效果，并且更容易随时迭代更改损坏程度。最后，我使用移动笔刷来精修叶片的整体形状，对于其他叶片可以选择重复上述整个过程，或者为了节省时间，复制已雕刻好的叶片并对其进行调整以获取不同形态。
至今为止，我制作的大多数植物没有木质枝干，但还是提一下我在其他项目中如何处理枝干——在ZBrush中，先用ZSphere构建初步形状，然后重新拓扑得到干净的顶点分布。接着，导出并在Blender中展开UV，同时使用可平铺的树皮纹理预览。随后，在Substance Painter中，我利用树皮纹理创建了整根枝干的置换贴图，进而得到了高模枝干，只需在ZBrush中稍作清理即可。
雕刻完成后，我会导出法线贴图和透明贴图，以及其他可能有用的附加贴图，如环境光遮蔽和空腔贴图。此时需要考虑的是，为了达成期望的效果，每种植物组成部分需要多少个独立部件。我认为这取决于植物的复杂程度、单个纹理中需要容纳多少元素、植物本身的视觉多样性程度（这可能要求包含更多叶片以涵盖所有情况，或者由于叶片外观大同小异，少数几个就足够了），以及想要展示多少叶片生命周期的不同阶段。
起初我在纹理中并未包含太多变化，但在最近的例子中，只要条件允许，我试图在纹理中平衡健康绿色叶片（用于构建植物主体部分）、过渡色叶片（带有互补色彩）、部分棕黄及完全棕色和腐朽的叶片。
在我制作Bergenia并收集参考资料时，注意到有些叶片翻转过来，下面露出较淡且去饱和的颜色。我认为这是增加植物整体色彩层次感的一个很好细节，所以我在纹理中也加入了这样一个例子。同时，我还看到了被切成两半的叶片，这也引起了我的兴趣，这样一来，总共增加了两个版本，共有9种叶片。另一方面，对于Dasylirion，我只在纹理中包含了3种叶片（在这种情况下是叶片簇）的版本，因为单个叶片间的差异微乎其微，加之叶片的形状限制，纹理空间不足以展现它们的细节，所以无论怎样也不影响效果。因此，纹理贴图布局需根据具体情况灵活组织。
谈到Dasylirion，我想强调在雕刻阶段提前规划和考虑单个元素尺寸的重要性，因为如果细节在最终模型上无法显现，则无需花费精力添加。Dasylirion的叶片纤细，其中贯穿有细直的纤维，末端形似刷子般的总苞片。沿边缘散落着一排排金色小刺。在我雕刻完所有东西之后才意识到，要使这些元素在纹理空间占据足够的位置会有困难——它们实在太小了。经过一番修改，稍微放大了它们的尺寸后，我成功得到了较好的烘焙结果，但这导致总体上叶片簇的变化种类减少。这就是为什么提前对纹理贴图集进行粗略布局是个好主意，特别是对于更复杂的植物。这可以是一个简单的轮廓草图，让你尽早看到像这样的细节在组装模型上呈现的效果。
纹理处理
当拥有良好的基础雕刻和烘培蒙版后，纹理工作便能顺利展开。我选择在Substance Painter中为植物添加纹理，因为它允许我结合程序化和手工绘制两种纹理工作流程，因此在这种情况下我更倾向于使用它。
决定手动绘制纹理的原因在于，在本项目中我不追求纯粹的写实主义效果。我一直欣赏那些具有手工痕迹的植被作品，即使它们偏向于真实感。在真实感与某些元素风格化的平衡之间摸索是我持续努力的方向，所以在纹理制作过程中，尽管我会尽量参照照片素材来接近真实效果，但由于工作流程的性质，所得到的纹理不可能做到完全照片级的真实。当然，只要有足够的时间投入，真实感可以进一步提升，但这并非我的目标所在。最终我发现，自己其实很享受手工绘制的过程，这在过去并未做过很多。正是这一点激发了我对3D植被的兴趣。
释如何为早期的一款植物——Hosta植物的叶子进行纹理处理。这种方法并不适用于所有植物，但你会从中获得一些在为自己制作的叶子纹理时需要考虑的线索。
首先，我会应用一层较深的绿色作为基础色。在此基础上，我会添加更明亮的细节以突出质感，并在雕刻出的凹陷部分描绘暗线，以增加叶子的视觉深度。可以将其视为向颜色中添加了一些烘焙光照信息。由于在雕刻阶段我没有加入任何微观细节，在继续调整基色（Albedo）之前，我会确保单色的叶子也能呈现良好的观感，因此我着重关注两个与基色同等重要的方面——法线贴图和粗糙度信息。以下是一个带有简单单色基色的两片叶子示例——其中一个没有法线和粗糙度变化，而另一个则有这些变化。
正如你所见，法线贴图和粗糙度贴图也会影响人们对颜色的视觉感知，所以即使基色是完全平涂的，植物表面看起来依然会有丰富的细节，并且会受到光照的影响。根据我的经验，添加这种微观细节信息是推动纹理质量达到新高度的关键步骤。在我刚开始探索这些问题时，总感觉缺少什么，直到添加了此类微观细节后，才觉得完整了。
在这个学习过程中，我通过尝试各种工作流程以不同的方式实现了这一目标。试着找一种具有类似图案的材质，只使用其高度贴图。最初，我是使用大理石污垢纹理完成的；然后又尝试了皮革材质；还有一次是基于照片的预制叶片图案遮罩进行模板投影。
回到基色的处理，有时我可能会添加一些受污垢贴图遮罩的颜色变化，只是为了从一开始就打破表面的单一性。这一层也可以影响粗糙度通道。在这之后，具体方向会因叶子形状和位置的不同而千变万化，例如，可能加深靠近茎部和中间部位的底部以模拟由于曲率造成的遮蔽效果，或者寻找其他方式创建色调过渡和渐变。我还可以在叶片边缘整体添加亮度，模拟物体随着角度变化而在边缘捕捉到的光照。另一种创造这些细节的方法是利用ZBrush中烘焙出的一些纹理，比如空腔和环境光遮蔽贴图。一个小技巧是，首先使用AO贴图凸显亮部区域，然后在同一层上使用反转后的AO贴图，在相反的位置添加暗部区域。根据需要编辑层次和模糊效果。在无法通过手绘实现理想效果的情况下，建议熟悉使用来自照片源的模板和纹理投影技术，必要时可以结合多种工作流程。此外，由于Painter能够导入Photoshop画笔，你可以尝试使用它们，或许会发现某种纹理能使绘制某些细节变得轻松，同时给每一笔都带来额外的视觉趣味。
尽量赋予每片叶子独特的色调，这样当你将它们组合成整株植物时，就可以创造出不同色彩的构图，但要注意不要过度，它们仍然需要相互协调。在初步确定基础纹理后开始组装植物是个好主意，并在深入细化颜色前将其导入最终渲染引擎中预览，以便在工作中随时查看纹理在场景中的表现。
完成基础纹理后，此时我开始着手处理较小的细节，如黄色、棕色或白色的斑点。这是最后我通过程序化污垢蒙版自动化处理的一项内容。
最后，我专注于受损区域的制作，这个阶段事情开始变得有趣起来。直到我为叶子添加这一元素，有时仍不确定纹理是否有效。
正如之前所说，我没有在ZBrush中雕刻损伤，原因是我希望保持对其位置的控制和灵活性。在Painter中，我可以直接在一个单独的层上移除叶子的不透明部分。这是一个位于图层堆栈顶部的透明度通道，其透明度设置为0，使得整个内容完全透明。接着添加黑色蒙版使其关闭，通过白色画笔绘制蒙版，即可在想要的位置重新显示受损部分，从而创造出孔洞和破损的部分。下面是一个关于绘制损伤的例子，其中还结合了一些会影响周围区域的程序化元素：
当我从ZBrush导出纹理贴图时，有时会在侧面留出空白空间用于制作茎干的镶边。然后在Painter中，在该区域内绘制一个边缘至边缘的矩形，并快速进行颜色填充，而其余的微观细节已经存在，因为它们是由先前提及的程序噪声产生的，并应用于各个地方。SSS蒙版则是通过利用之前烘焙的地图以及下层锚点来遮罩出脉络、茎、枝条和其他小型细节。最后，我总会对所有的纹理添加一些后期处理效果，主要是锐化和对比度滤镜。
装配阶段
至今为止，我都是在Blender中手工装配所有植物。我之所以部分地避免使用程序化工具，一方面是因为不想过于依赖它们，另一方面是因为在刚开始接触这个领域并制作简单的地面覆盖植物时，我觉得这些工具并不是必需的。然而，对于更复杂的植被，组装最终的植物确实变得更加耗时，但在当前的工作流程下，这部分仍然是整个过程中的相对快速环节。
在处理较大植物时，我一直在问自己的一个关键问题是：如何在保证植物体积感的同时优化模型，使其在近景镜头和各个角度下都能呈现出良好的视觉效果。我已经见识过许多不同的方法，并尝试过不同的技术，但这次在LOD0级别上，我决定采用一种可以“简单”称为“更优化的Megascans植物LOD倒数第二级别的版本”。也就是说，是在它们变为简单交叉卡片之前的那个层级。植物的主要部分通常各自独立放在一张卡片上，但经过额外的优化步骤，并在某些情况下结合通常的烘焙簇。
话虽如此，我认为每个植物的具体方法还是取决于植物本身的特点，包括它在场景中的重要性、散射程度、形状以及叶片的数量和大小，因为每种植物至少需要稍微不同的处理方式。我发现，如果植物形态不具备太多体积感，叶片群组自然扁平，或者由大量细小单个部件构成的集群，那么将植物大部分内容烘焙到卡片上的工作流程往往会取得更好的效果。但是，对于那些每个叶片相对较大且朝向各异、水平旋转分布的植物来说，要让它们看上去自然就更加困难，往往只能从特定角度（尤其是侧面）观察时才会显得好看。
因此，对于Bergenia和Euphorbia这两种植物，我采取的方法是每个叶片和花朵都在各自的卡片上进行烘焙。而对于一些较厚的灌木丛，我会对突出的叶片和花朵采用个体几何体建模，而在中间不易看清的地方，则使用带有更大烘焙簇的平面来进行填充。
模块化方法的附加优势包括更好的阴影效果、增强的植物深度、每个植物元素更高的分辨率、更灵活的调整以及减少对烘焙簇精修所需的时间，因为在任何时候都可以直接在模型上轻松做出更改。然而，我认为这种做法并非在所有情况下都可行，所以在采用如此模块化的方式之前，我仍然会仔细权衡利弊，或者至少考虑结合两种工作流程，否则面数可能会急剧增加。
在Blender中导入纹理并设置一个简单的着色器后，我会将纹理应用到平面上，并从纹理集/atlas中裁剪出所有元素，确保每张卡片上的透明空间最小化，仅在需要的地方添加额外的边缘以便弯曲卡片，从而获得与参考相符的轮廓线。
在某些情况下，植物的某些部分足够扁平，以至于我只需要使用1至2个三角形组成的卡片。另外可以做的是，在部分隐藏的卡片上减少细节，而在暴露明显的区域增加更多的几何体。
在Blender中，可以使用Decimate修改器进一步优化卡片。在叶片建模后，它可以作为一个常规清理步骤使用。在举例的情况中，在改进轮廓线后，叶片中心的许多几何体是不必要的。通过使用Decimate修改器，可以将中心的顶点焊接在一起，同时不影响叶片的轮廓。此修改器还可帮助创建LOD，结合手动移除远距离看不清的小部件。
虽然这里并未使用SpeedTree，但建模植物可能有些耗时，不过考虑到植物结构通常由重复模式组成，我们可以集中精力于单个构建单元，然后按需多次复用。我通常会制作一个小组合，包含大、中、小三种形状，然后不断复制这个组合形成更复杂的组合，同时做一些手动微调，以避免明显重复。边缘的形状是最小的，以实现与地面更平滑的过渡。
这里有几点需要注意：如果我们使用链接复制而不是普通复制，那么就能实现对原始网格的编辑，并将这些编辑应用到场景中的所有链接网格，这对于在已装配植物后调整形状非常有用。如果你想引入更多变化，并将已经装配的部分重新映射到纹理集的不同部分，可以通过随机选择和重新定位选定UV壳的方式来实现。
Bergenia上的花朵是通过先建模一朵带茎的单朵花，然后复制成一小簇，再将这簇花朵放在自己的茎干上，最后在整个主茎干上复制整个花朵簇。为了方便操作，每个模块化部件的枢轴点都位于茎干底部。通过启用Snapping（吸附）和Snap During Transform（变换期间吸附）选项，可以确保花朵在移动时始终固定在目标茎干上。最后，整个完成的茎干也可以被复制并旋转，以增加更多变化。
在装配植物时要注意植物形成的轮廓线。在Blender中，开启Eevee渲染引擎的Diffuse Colour（漫射颜色）渲染通道，可以去除模型的所有阴影和纹理，以清晰的黑白视图展示它们。可以使用这种视图模式更好地观察植物的形状。尝试改变形状以增加视觉兴趣，使植物从不同角度看去都有独一无二的样子。这样做也有助于后续工作，因为只需旋转植物在场景中的位置，每株植物实例就会略微不同。
在组合元素时，有时候细微的位置和角度差异会对整体外观产生重大影响。例如，如果叶片过于倾斜指向地面且彼此间距很小，它们就不会形成太多的阴影区域，导致整个叶片簇失去体积感，呈现出平板的照明效果。
演示与展示
迄今为止，我展示的大多数植被作品均是在UE5中渲染的，使用Lumen系统进行光照处理。在讲解光照过程之前，我想提一下目前我在主材质设置方面保持得相当简洁，它只是一个标准的植被着色器，具有一些对色调、饱和度、粗糙度和法线强度的控制参数。
在设置镜头时，我主要尝试通过光线“塑造”植物的体积，强化其形状。除了常规的定向光源和天空光外，我还在不同位置使用辅助灯光，每盏灯都有特定的作用，如分离植物与背景以增强轮廓可读性、照亮焦点、提供来自天空的额外反射光、强调互补色或为周围环境增添色彩。在此之前，我会确保植物在简单的光照设置下（如默认阳光照射下）表现良好且看起来美观。但对于更好的展示效果，尤其是因为我主要展示的是每株单独的植物，我喜欢通过添加几盏额外的灯光来营造有趣的视觉效果。
以下是一个光照工作流程的示例，这是较为复杂的一种设置，你们迄今看到的大部分渲染作品实际上只使用了1-2盏额外的灯光。如你们所见，我选择了更接近摄影棚布光的方式，从几乎全黑的场景开始，仅保留足够的阳光以提供低调的基础光照并避免大面积纯黑色区域。通常，我会采用较长焦距（如70mm）拍摄这些画面，并使用浅景深。
表面粗糙度可以通过光源的大小来控制。较小的光源半径会使粗糙度变化更为明显，而较大的光源半径会使粗糙度趋于平滑。比较以下两张图可以看到区别：左侧为低光源半径值，右侧为高光源半径值。
需要注意的是，这也将影响阴影的锐度。你可以通过组合大小不同的光源来控制构图并突出表面细节。
学习资源
我个人从反向工程其他模型和项目以及分析游戏中的资产中学到了很多知识。对于教程和课程，我推荐大家查看ArtStation上的游戏准备植被视频教程，以及阅读其他艺术家关于植被制作的文章。
作为艺术家的成长方向
这个问题我已经思考了一段时间，我能说的是，显然我希望像其他人一样，在雕塑、光照等方面不断提高和完善自己的技术技能，但我强烈渴望创作更具意义的个人艺术作品，并尝试触及行业之外的人群。自从从事专业工作以来，我的所有个人项目某种程度上也都变成了“技术研究”，通常会导致为了深入研究某个特定技能而牺牲作品的整体规模。虽然这些都是值得的，但代价是降低了最终作品的意义。因此，我希望能够退一步，再次着眼于更大的画面，在未来的作品中融入更多技能，而不只是三维制作。最后，我追求的是独特且易于辨识的艺术风格和总体艺术指导，尽管这可能还很遥远，需要时间来实现。在此之前，我会继续进行实验和探索。
灵感来源
灵感常常出人意料地来自各种渠道，我认为关键是保持开放的心态，接触不同的事物，不要仅仅局限于平时消费的媒体。我很感激3D图形让我以全新的视角看待世界，注意到以前未曾留意的事物。
反馈的重要性
我认为能够获得好的、诚实的反馈是个人成长过程中最重要的一件事，特别是对于初学者而言。我总是建议向我咨询这方面问题的人参与诸如Experience Points和The DiNusty Empire这样的社区，因为这些平台汇聚了许多才华横溢的艺术家，他们总是乐于助人。如果没有他们的支持，我可能不会走到今天。至于我自己，我不能说经常寻求反馈。总的来说，我并不活跃于社交媒体，也不常发布作品，所以偶尔发布一些正在进行的工作时，通常可以根据互动量判断自己是否走在正确的道路上。但这也有代价，即学习之旅有时会感到孤独。
额外建议
如果只能说一件事，那就是——不要因为他人看似成功的表象而沮丧，相反，要在他们的作品中找到灵感，但要专注于自己的旅程。只要你看到了个人的进步，你就很可能正走在正确的道路上。每个人在一定程度上都会经历这种情况，我认为这永远不会消失，但一旦你对自己的技能和知识更有信心，应对起来就会变得更容易。当你到达那个阶段时，请保持谦逊。
未来工作计划
在完成植被项目后，我有几个正在进行的其他项目打算继续进行。其中有一个项目与我过去的作品和艺术风格截然不同，我把它当作一种试验，看看会有什么样的结果。
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