【技术美术美术部分】AO贴图的烘焙及应用

àì夳堔傛蜴生んèń 2023-09-23 23:59 57阅读 0赞

**写在前面**

计划完整学习AO相关，先从最直观的美术角度看看AO贴图如何烘焙及应用的，我觉得能更好的帮助我学习和理解，因此美术向的学习排在了图形学算法学习的前面。文中图片都是直接截图别人视频的内容，如有侵权请联系删除~

之后会继续更新图形部分的环境光遮蔽AO SSAO等内容。

## AO贴图解决的问题 ##

光追出现之前，游戏主要渲染方法是光栅化。光栅化是传统的渲染流程（但也是初学必须了解的内容之一！），也是软件向硬件妥协的结果。

随着硬件的提升，制作游戏对渲染画面要求也变得更高了。然而光栅化的光影、阴影等都与现实区别较大——仅计算直接光照，为了渲染出更真实、光影效果更加丰富的游戏画面，渲染开始向着**全局光照效果**靠拢。于是，基于此前的光栅化基础，出现了一系列计算全局光照的技术，本篇文章讲的AO贴图基于的原理Ambient Occlusion就是其中之一。

Ambient Occlusion，中文直译为环境光遮蔽。各种教程经常会提到“AO贴图”就是指现在所讲的AO。AO贴图解决的问题是间接光部分的：由于模型自身的凹凸不平，**自己会遮挡自己**，结果环境光照到的时候，就会比其他部位暗一点。这也正可以理解为什么是“环境光” “遮蔽” 了。

## **1 PBR中的AO贴图** ##

下图（ 图源[知乎][Link 1]）是PBR两个工作流需要的贴图，其中AO贴图和法线贴图、高度贴图一起可在Metal/Roughness、Specular/Glossiness两种管线中流通，PBR Guider中把他们叫做Common Maps，即通用纹理。

![99a32f5cdbce42199e9665b668313e43.png][]

## 2 烘焙AO贴图 ##

我们结合[次世代建模流程][Link 2]来看，AO贴图应该是流程（下图所示）中的第5步完成的：

![0e92f9c91e984f78830e513cdbdb9e27.png][]

烘焙AO常用的软件一般有Toolbag（八猴）、Substance Painter(SP)、knald等，b站随便找了个烘焙AO的视频：[SP烘焙贴图 & Blender 的 AO贴图节点连接方法][SP_ _ Blender _ AO]，直接截图这位UP的过程来过一遍实际项目中烘焙AO的流程，作为个人学习记录。

注意：这种在软件中直接烘焙好的AO纹理是**不包含相邻对象阴影**的，只是一个简单的自阴影贴图（self-shadowing map）。

### 2.1 导出高、低模型 ###

此时高、低模已经做好就绪，他是在blender里建好模型后导出的：

![9bac28fba26d4de2b766303d874e84d1.png][]

### 2.2 基于高模烘焙 ###

将低模导入SP，再**基于高模烘焙各种贴图**，跟AO贴图一起烘焙的还有法线（切线空间&世界空间）等贴图：

![6762b97095bf43a99fa3dd1f82b68a53.png][]

烘焙完成后，随便拖入一个材质查看当前包括AO贴图、法线贴图在内的贴图效果：

![5a6b00ae19de4920be9c2f31f1defdbd.png][]

![f44b51cbfca542cbb68390f0c219cf0b.png][]

导出贴图，可以发现AO贴图其实是一张8位的**灰度图**：

![808289c49bd1419f879fb043f51cd57e.png][]

![8557c0c2c3174f55a6d3b0e92dfff329.png][]

## 3 应用AO贴图 ##

本小节所说的应用是在如blender等建模软件中的应用，至于引擎中是有固有流程的，且拖入指定位置就行比较简单，就不再写了。

### 3.1 直接叠baseColor× ###

看上去是属于美术的东西，好像没什么讲的，其实AO如何应用也是非常重要的！

例如上述教程中这位UP主的做法是**把AO贴图直接跟baseColor正片叠底，**如下图：

![7c6f19ec58784a7d9dc378c670ac1620.png][]

这样做的后果是——任何光照都会受到AO的影响，但是AO本质上是记录间接光的遮蔽信息，是不影响直接光照部分的效果的，这样一叠就违背了环境光遮蔽本来的意思和作用。

### 3.2 单独赋予1个材质√ ###

给AO贴图一个单独的材质，这才是正确的做法。过程参考的话可以看这个视频：[Blender使用AO贴图丰富材质细节，环境光遮蔽贴图使用][Blender_AO]，视频中跟我表达的是一个意思，给AO和baseColor分别都连了一个Principle BSDF材质节点，如此二者光照效果是可以区分开的，还给了一个渐变节点作为调节AO程度的参数：

![861a0fba38d643f3bfc2c23b91d21945.png][]

[Link 1]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/389358147
[99a32f5cdbce42199e9665b668313e43.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/99a32f5cdbce42199e9665b668313e43.png
[Link 2]: https://blog.csdn.net/qq_41835314/article/details/128820481?spm=1001.2014.3001.5501
[0e92f9c91e984f78830e513cdbdb9e27.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/0e92f9c91e984f78830e513cdbdb9e27.png
[SP_ _ Blender _ AO]: https://www.bilibili.com/video/BV1py4y1b7wd/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=df915e2f42f68699ce7f9d08e53731c5
[9bac28fba26d4de2b766303d874e84d1.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/9bac28fba26d4de2b766303d874e84d1.png
[6762b97095bf43a99fa3dd1f82b68a53.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6762b97095bf43a99fa3dd1f82b68a53.png
[5a6b00ae19de4920be9c2f31f1defdbd.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/5a6b00ae19de4920be9c2f31f1defdbd.png
[f44b51cbfca542cbb68390f0c219cf0b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f44b51cbfca542cbb68390f0c219cf0b.png
[808289c49bd1419f879fb043f51cd57e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/808289c49bd1419f879fb043f51cd57e.png
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[7c6f19ec58784a7d9dc378c670ac1620.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/7c6f19ec58784a7d9dc378c670ac1620.png
[Blender_AO]: https://www.bilibili.com/video/BV1s14y1t7tX/?vd_source=df915e2f42f68699ce7f9d08e53731c5
[861a0fba38d643f3bfc2c23b91d21945.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/861a0fba38d643f3bfc2c23b91d21945.png