您是否嘗試過在 Blender 中創(chuàng)建逼真的場景？ 您是否正在尋找一個分步公式來幫助您在 Blender 中實現(xiàn)照片級真實感？ 您是否發(fā)現(xiàn)自己陷入了正確設置的困境？ 如果是這樣，你并不孤單。

在本章中，我們將詳細分析大多數(shù) 3D 設計師所犯的三個建模錯誤，這些錯誤阻礙了他們在 Blender 中實現(xiàn)照片級真實感。

建模代表了接下來的基礎：紋理、UV 映射、光照、合成和渲染。 如果基礎打錯了，你的所有努力都會白費，所以本章的目標是幫助你打好建?；A。

第一個錯誤是僅依靠您的眼睛來估計您正在建模的對象的比例。 當談到照片寫實主義時，獲得正確的比例起著至關重要的作用。 因此，我們將討論 Blender 單元系統(tǒng)以及如何進行研究，以便在對對象進行建模之前獲得正確、真實的測量結(jié)果。

第二個錯誤與比例匹配有關：大多數(shù)設計師會立即根據(jù)真實參考創(chuàng)建 3D 場景，而不進行任何比例匹配。 這使得很難獲得與實際攝影師使用的相同的相機設置，例如位置、旋轉(zhuǎn)和焦距。 這會導致與您正在使用的參考不匹配的結(jié)果。 為了解決這個問題，我們將學習使用 fSpy，該工具允許您復制攝影師在拍攝實際圖像時采用的相機設置（焦距、相機位置和旋轉(zhuǎn)）并將其導出到 Blender。 我們將探討 fSpy 界面的工作原理、如何使用它以及如何將 fSpy 插件安裝到 Blender 中并導入 fSpy 項目文件。

第三個錯誤是在沒有打開斜角修改器的情況下進行建模。 在本章結(jié)束時，您將了解在建模時使用斜角修改器的重要性以及它在實現(xiàn)照片級真實感中所扮演的角色。 您還將了解不同的斜角設置以及它們在 Blender 中的工作原理。

在本章中，我們將討論以下主題：

使用真實世界規(guī)模的重要性

使用 fSpy 程序?qū)W習尺度匹配

建模時使用斜角修改器的重要性

技術要求

本章需要能夠運行 Blender 3.0 或更高版本的 Mac 或 PC。

您可以從 GitHub 下載本章的資源：
https://github.com/PacktPublishing/3D-Environment-Design-with-Blender/tree/main/chapter-1

使用真實世界規(guī)模的重要性

在 Blender 中創(chuàng)建復雜場景時，很容易陷入在建模時目測對象比例的陷阱，而不進行正確的測量。 這可能會導致多個問題，從而阻止您以后獲得逼真且令人賞心悅目的結(jié)果。

我們認為我們的眼睛是準確的——“我知道這個窗戶有多大，就是這個尺寸”； 然而，我們在估計測量方面確實很糟糕，僅僅是因為我們更加重視我們關注的事情，而忽略了我們認為不重要的部分。

這會影響場景的真實感：您最終會想知道場景出了什么問題。 有些東西看起來不太對勁，但你不知道那是什么。 你開始擺弄材質(zhì)和燈光，也許這些是完美的，但后來你意識到基礎是錯誤的。 因此，建立正確的建?；A非常重要。

因此，解決方案是始終使用真實世界的比例。

假設您正在設計一間木屋； 你需要做的第一件事是在谷歌上搜索：小木屋的高度是多少？

圖 1.1 – 谷歌搜索小木屋的高度

所以，現(xiàn)在我們明白木屋的高度不能超過3米，所以2到3米之間的一切都應該是合理的。 包括尖頂屋頂后，又增加了一米。

由于我們不能超過 30 m2，因此我們可以給出 5 m 寬和 6 m 長的尺寸（5 m × 6 m = 30 m2）。

接下來，我們將檢查 Blender 單位比例：

轉(zhuǎn)到場景屬性。

單擊“單位”選項卡。

然后選擇適合您的單位制測量。

圖 1.2 – Blender 場景屬性單位系統(tǒng)

選擇公制將以米為單位測量長度，以千克為單位測量質(zhì)量，而英制則以英尺為單位測量長度，以磅為單位測量質(zhì)量。 這是在 Blender 中設置真實世界測量的正確方法。

始終使用真實世界比例的另一個好理由是物理模擬在 Blender 中的工作原理。 Blender 中的物理特性（例如重力、剛體和質(zhì)量）依賴于真實測量才能正常工作。

為了進一步強調(diào)這一點，讓我們創(chuàng)建一個球體； 默認情況下，球體的直徑為 2 米。 接下來，我們轉(zhuǎn)到物理屬性，然后單擊“剛體”，同時確保選擇球體。 在“設置”選項卡下，您將看到“質(zhì)量”默認設置為 1 千克。 這意味著您剛剛創(chuàng)建的直徑 2 米的球體的重量為 1 公斤。

圖 1.3 – 攪拌機物理屬性

現(xiàn)在，如果按空格鍵，物理模擬就會開始。 我們的球體會因重力而下落。 如果我們將球體的比例更改為 0.2 米左右，并賦予其 4.5 公斤的重量，我們的球體的行為將與保齡球完全相同。 同樣，如果我們將球體直徑縮小到 5 厘米，重量縮小到 170 克，我們的球就會像臺球一樣。

最重要的是，始終使用真實世界的比例：這對于實現(xiàn)與現(xiàn)實相匹配的逼真結(jié)果至關重要。

現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了建模時使用真實比例測量的重要性，讓我們學習比例匹配。 這是一個很棒的技巧，它允許我們從圖像參考中獲得幾乎精確的相機設置，以便我們可以輕松地在 Blender 中重新創(chuàng)建場景。

使用 fSpy 學習尺度匹配

接下來我們來學習尺度匹配。 為了正確地看待問題，假設您有一個真實的參考，想要將其復制為 3D 場景。 您可以將其加載為相機背景，并開始對其進行建模，但很快，您將遇到一個巨大的挑戰(zhàn)，即匹配拍攝鏡頭的相機的相同位置、旋轉(zhuǎn)和焦距。

您可以在此示例中看到匹配相同小木屋參考的困難：

圖 1.4 – 木屋模型與參考不匹配

我們的目標是將建模的立方體精確地放置在小屋參考的頂部（紅線必須位于綠線的頂部）。 角點必須相互匹配才能實現(xiàn)真正的相機匹配； 光靠眼睛是不行的，所以我們需要以正確的方式來做。

幸運的是，我們有 fSpy，它是一個免費的開源軟件程序，允許我們從圖像參考估計相機參數(shù)并將其導入 Blender。

其工作原理如下：導入要匹配其相機設置的參考圖像，然后選擇消失點的數(shù)量； 您可以在 fSpy 程序的左上角面板上找到此功能。

圖 1.5 – fSpy 界面中的消失點軸

基本上，消失點的數(shù)量取決于您使用的參考類型：

一個消失點：這意味著您的參考有一個所有線相交的點。 如果您遵循參考中的任何平行線，它們最終會在某一點相遇。

圖 1.6 – 一個消失點參考示例

兩個消失點：如果您的參考中有兩種平行線，并且每條線看起來都慢慢消失在遠處，則可以使用兩個消失點； 他們將在遠處的某個點相遇。 一個例子是這樣的：

圖 1.7 – 兩個消失點的示例

相機參數(shù)如下：相機的焦距、旋轉(zhuǎn)和位置。

在我們的例子中，我們將使用有兩個消失點的木屋參考； 您可以通過沿著小屋正面和側(cè)面的木線來判斷。 您可以從 GitHub 下載此圖像：
https://github.com/PacktPublishing/3D-Environment-Design-with-Blender/blob/main/Wood%20Cabin%20Reference.jpeg

圖 1.8 – 木屋參考

好吧，現(xiàn)在讓我們開始使用 fSpy。

下載 fSpy

首先，我們下載 fSpy。 您可以谷歌 fSpy 或使用此官方網(wǎng)站鏈接：https://www.fspy.io。

進入網(wǎng)頁后，我們將執(zhí)行以下操作：

單擊綠色的下載按鈕。

圖 1.9 – fSpy 下載按鈕

您將被引導至 GitHub。

在 Assets 下，我們將下載 fSpy-1.0.3-ia32-win.zip 文件，大小為 47.2MB 解壓縮，然后雙擊 fSpy 圖標。

在程序界面內(nèi)，在頂部欄上，轉(zhuǎn)到“文件”->“打開圖像”。

選擇如圖 1.8 所示的圖像參考。

如果做得正確，您將得到以下結(jié)果：

圖 1.10 – 加載到 fSpy 中的木屋參考

下載 fSpy 后，將我們的圖像參考放入其中，并設置 x 和 z 軸以匹配我們的參考線。 現(xiàn)在，是時候了解 fSpy 界面以及我們?nèi)绾尾僮魉垣@得最佳結(jié)果了。

分解 fSpy 工具

好吧，讓我們開始使用 fSPy 工具：

確保使用兩個消失點； 您可以在左上角面板上找到此功能（見圖 1.5）。

使圖像參考清晰，然后在左側(cè)下方取消選中“暗淡圖像”框。

在左側(cè)面板上，將 y 軸切換到 z 軸以獲得參考的垂直比例。

將 x 軸和 z 軸與參考中最明顯的線對齊。

在我們的例子中，我們可以依靠木線條和屋頂。 確保您選擇的線路彼此距離較遠； 這將使 fSpy 能夠更好地校準場景。

最終結(jié)果應該如下：

圖 1.11 – fSpy 消失點軸與參考線對齊

有時，fSpy 生成的焦距不準確，因此您必須手動調(diào)整它 - 這真的很容易。

調(diào)整焦距

要調(diào)整焦距，請執(zhí)行以下步驟：

在左側(cè)面板上，將主點更改為手動。 默認情況下，主點將設置為圖像中點。 一旦您將其更改為手動，參考的中間就會出現(xiàn)一個黃點。

如果你抓住它并稍微移動它，你就會改變相機的焦距。 您將在右側(cè)面板的“視野”選項卡下的“水平”值旁邊看到：

圖 1.12 – 更改 fSpy 中的焦距設置

好吧，現(xiàn)在讓我們保存這個項目：轉(zhuǎn)到“文件”，然后單擊“另存為”并將 fSpy 文件保存到桌面。

導出 fSpy 文件

現(xiàn)在，讓我們將此 fSpy 文件導出到 Blender 中。 為此，我們必須安裝一個允許我們執(zhí)行此操作的插件。

該插件可通過以下 GitHub 鏈接下載：
https://github.com/PacktPublishing/3D-Environment-Design-with-Blender/blob/d71de483c88180ac12dc0e6738ce3a7425b00389/chapter-1/fSpy-Blender-Addon.zip。

下載 fSpy-Blender-Addon.zip 文件后，請確保不要解壓縮該文件。

獲得插件 zip 文件后，我們現(xiàn)在可以進入 Blender 并安裝它。 因此，在我們的 Blender 界面中，單擊“編輯”->“首選項”，單擊中間左側(cè)的“附加組件”，然后單擊右上角的“安裝”并選擇 fSpy-Blender-Addon.zip 文件。 然后您應該看到下面一條消息，表明該模塊已安裝。 還要確保您啟用了 fSpy 插件框?qū)?導出：導入 fSpy 項目。

圖 1.13 – 在 Blender 中安裝 fSpy 插件

好吧，現(xiàn)在讓我們導入用 fSpy 程序創(chuàng)建的 fSpy 文件。 如果您按照前面的步驟操作，當您轉(zhuǎn)到“文件和導入”時，您將看到可以將 fSpy 文件導入到 Blender 中。 只需單擊“導入”并選擇我們之前創(chuàng)建的 fSpy 文件，然后您將看到以下內(nèi)容：

圖 1.14 – 將木屋 fSpy 文件導入 Blender

這就是使用fSpy的好處； 現(xiàn)在我們的相機設置與拍攝這張照片的攝影師的設置相匹配。 復制了相同的相機焦距、相機位置和旋轉(zhuǎn)。 從現(xiàn)在開始，我們可以開始構(gòu)建我們的場景了。

構(gòu)建我們的場景

首先，我們退出相機視圖； 您可以通過按數(shù)字鍵盤上的數(shù)字 0 來執(zhí)行此操作。

圖 1.15 – 創(chuàng)建木屋場景的前三個步驟

我們首先制作一個地平面 (1) 并添加一個簡單的立方體 (2)，確保它位于網(wǎng)格的頂部。

將立方體放在小屋的一角參考：

圖 1.16 – 將建模的立方體放在參考的角上

將立方體放置在機艙參考的角落上將使您獲得正確的開始。 否則，您將陷入困境，不知道將初始立方體放在哪里。 另一個注意事項是僅沿 x 軸和 y 軸移動立方體； 我們需要把它放在地板上。

圖 1.17 – 在 Blender 中模擬木屋的四個步驟

接下來，我們可以繼續(xù)創(chuàng)建參考中木屋的基本形狀：

選擇立方體并進入編輯模式（按 Tab 鍵在編輯模式和對象模式之間切換）。

在編輯模式下，選擇正面，然后將其移動以覆蓋小屋木材的長度。 另外，將背面與木屋參考的背面對齊。

選擇頂面并將其向上移動，直到到達屋頂?shù)钠瘘c。

按 E 將其進一步向上擠出，直到到達參考的頂部。

您可以在 y 軸上縮放它以形成 A 形狀。

正如您所看到的，我們現(xiàn)在將與我們的參考圖像完美匹配：

圖 1.18 – 木屋建模的最終結(jié)果

另外，請確保您使用的是我們之前設置的測量值； 為了在不扭曲相機角度的情況下執(zhí)行此操作，請確保一次放大所有內(nèi)容，包括相機。

現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了與參考相同比例的匹配并制作了一個簡單的木屋，您可以看到比例匹配的美感； 我們在 Blender 中的相機設置現(xiàn)在與用于拍攝參考圖像的相機設置完美匹配。 兩者具有相同的焦距和旋轉(zhuǎn)。 這是實現(xiàn)照片級真實效果的良好開端。

接下來，我們將介紹阻礙大多數(shù) 3D 設計師實現(xiàn)照片級真實感的最致命錯誤之一：忘記斜角修改器。

建模時使用斜角修改器的重要性

大多數(shù) 3D 設計師犯下的致命錯誤之一是在建模時不使用斜角修改器，從而無法獲得逼真的效果。 讓我們看一個 Blender 中的簡單示例來強調(diào)這一理論。

斜角修改器

斜角修改器使您能夠?qū)ζ渌鶓玫木W(wǎng)格的邊緣進行斜角處理。 基本上，它在網(wǎng)格角之間添加邊緣線（見圖 1.17）。 這似乎是一個簡單的步驟，但斜角修改器對于實現(xiàn)照片級真實感的效果是巨大的； 我們稍后會看到。

圖 1.19 – 創(chuàng)建兩個立方體

對于我們的示例，讓我們使用兩個立方體，一個應用了斜角修改器（紅色立方體），另一個沒有任何斜角（藍色立方體）。 要將斜角應用于紅色立方體，請執(zhí)行以下步驟：

轉(zhuǎn)到修改器屬性（扳手圖標），選擇添加修改器，然后選擇斜角修改器：

圖 1.20 – Blender 中的斜角修改器設置

將數(shù)量設置為 0.02 m； 這代表我們將影響立方體對象的角有多大。 基本上，我們默認得到的一個角邊會被分成兩條邊，兩條邊之間的距離就是斜角量。

將分段設置為 3； 這表明斜角內(nèi)有多少個面環(huán)。

選擇斜角立方體，然后右鍵單擊并選擇“平滑”。

圖 1.21 – 三個立方體演示了“數(shù)量”、“分段”和“平滑斜角”設置

另一個立方體將保持默認狀態(tài)：不會應用斜角。

當您向場景添加光源時，您會看到兩個立方體之間存在很大差異：

圖 1.22 – 斜角和非斜角立方體的最終渲染

紅色斜面立方體在其角上反射光線，使其更加逼真。 另一方面，藍色立方體看起來很假：它的邊緣 100% 銳利且不真實。

一般來說，像 Blender 這樣的 3D 軟件程序默認會讓一切變得完美。 例如，當創(chuàng)建一個立方體時，它會帶有這些 90 度的尖角，這在現(xiàn)實生活中是不存在的。 在自然界中，你永遠找不到具有完全鋒利邊緣的物體。 即使你放大一把鋒利的刀（放大到非常接近其邊緣），你也會發(fā)現(xiàn)某種斜角。

我聽說過這樣一句話：“不完美就是 CGI 的完美”，這意味著為了使物體變得逼真，我們必須打破 CGI 帶來的完美，而打破它的第一步就是始終 應用斜角修改器。

現(xiàn)在，通過我們之前設置的測量值以及 fSpy 的幫助，我們可以設置正確的比例。

概括

在本章中，我們介紹了三個建模錯誤以及如何修復它們。 從比例匹配開始，我們討論了為什么在建模時只依賴眼睛是一個壞習慣，Blender 單位系統(tǒng)如何工作，以及如何在建模之前設置對象的正確尺寸。

接下來，我們安裝并配置了開源 fSpy，以幫助我們匹配相同比例的實木小屋參考，隨后我們學習了如何安裝 fSpy 插件并將 fSpy 文件導入 Blender 并構(gòu)建類似于以下的基本場景 真實的參考尺度。

最后，我們討論了使用斜角修改器的重要性以及為什么它對于實現(xiàn)照片級真實感至關重要。

在下一章中，我們將介紹照片寫實主義的第二個組成部分，即 PBR 材質(zhì)的創(chuàng)建。 我們將分解PBR材料的組成部分，并了解每個通道的作用及其工作原理。 最后，我們將使用程序紋理在 Blender 中創(chuàng)建一個真實木質(zhì)材料的示例。