如何生成 PBR 贴图：法线、粗糙度、金属度完整指南

引言

基于物理的渲染（PBR）需要一组特定的贴图来准确模拟真实材质。其中，法线贴图（Normal Map）、粗糙度贴图（Roughness Map）和金属度贴图（Metallic Map）是最核心的组成部分。本教程将指导你如何生成这些贴图。

法线贴图生成

法线贴图存储表面法线方向，用于增加几何细节的视觉复杂度。生成方法包括：

从高模烘焙

使用建模软件（如 Blender、Maya、ZBrush）将高精度模型的细节烘焙到低模上。

1. 创建低模和高模。
2. 在 Blender 中，选择低模，进入 Shading 工作区，添加图像纹理节点，新建一张法线贴图。
3. 使用 Cycles 渲染器的 "Bake" 功能，设置 Bake Type 为 "Normal"，选择高模作为目标。
4. 烘焙得到法线贴图。

从照片生成

使用法线贴图生成工具（如 CrazyBump、ShaderMap、AwesomeBump）从漫反射贴图或高度图生成法线贴图。

1. 导入彩色纹理或灰度高度图。
2. 调整强度、模糊等参数。
3. 导出法线贴图。

程序化生成

在 Substance Designer 等节点式工具中，通过噪声、形状等节点组合生成法线贴图。

粗糙度贴图生成

粗糙度贴图控制表面微观粗糙程度，影响反射的模糊度。白色表示粗糙（漫反射强），黑色表示光滑（镜面反射强）。

从照片提取

1. 使用图像编辑软件（如 Photoshop）打开表面照片。
2. 转换为灰度，调整对比度，使粗糙区域更亮，光滑区域更暗。
3. 可以使用高通滤波或反相来提取粗糙度信息。

程序化生成

在 Substance Designer 中，通过 Grunge Maps、Noise 等节点生成粗糙度变化，结合混合节点控制。

手动绘制

对于特定材质，可直接在纹理绘制软件（如 Substance Painter、Mari）中手动绘制粗糙度。

金属度贴图生成

金属度贴图指定哪些区域是金属（白色）或非金属（黑色），通常只有0或1两种值，但过渡区域可保留灰度。

从照片或纹理创建蒙版

1. 根据材质属性，使用选择工具或颜色范围选择金属区域。
2. 填充白色，非金属区域填充黑色。
3. 对于过渡区域，使用羽化或渐变。

程序化生成

在 Substance Designer 中，使用 ID 贴图或材质混合来定义金属区域。

手动绘制

在 Substance Painter 中，使用填充图层和遮罩来精确控制金属度。

工具推荐

• **Blender**：免费开源，支持从高模烘焙法线。
• **Substance Suite**：行业标准，提供 Designer 和 Painter，强大的程序化和手绘能力。
• **CrazyBump / ShaderMap**：专为从照片生成法线、粗糙度等贴图设计。
• **Materialize**：免费工具，可从单张照片生成多种 PBR 贴图。
• **AwesomeBump**：开源替代。

注意事项

• **颜色空间**：法线贴图应使用线性颜色空间，粗糙度和金属度贴图通常使用线性或灰度，避免 sRGB 校正。
• **贴图尺寸**：根据目标平台和模型复杂度决定，通常为 1024x1024 或 2048x2048。
• **无缝平铺**：如果材质需要平铺，确保生成的贴图无缝。
• **一致性**：确保所有贴图对齐，纹理坐标一致。

总结

生成 PBR 贴图有多种方法，可根据项目需求和资源选择。从高模烘焙质量最高，但耗时；从照片生成快速但精度有限；程序化生成灵活但需要专业知识。建议结合使用多种方法。