Blender螺絲釘效果續(xù)篇：可能比你想象中復(fù)雜

薛山

上期我們的教學(xué)內(nèi)容嚴(yán)格來(lái)說(shuō)只進(jìn)行了一半：只有螺絲帽，沒(méi)有螺絲釘，所以我們本期的目標(biāo)就是使用Blender制作螺絲釘?shù)男Ч憧赡軙?huì)覺(jué)得“螺絲釘不就是一個(gè)柱體再加上螺旋凸出的圓環(huán)嗎？”沒(méi)錯(cuò)，但在3D設(shè)計(jì)中，很多時(shí)候復(fù)雜的往往是看起來(lái)很簡(jiǎn)單的效果，比如螺旋凸出的紋理怎么實(shí)現(xiàn)？使用傳統(tǒng)方法去手動(dòng)選擇區(qū)域來(lái)擠出？這個(gè)方法只要稍微實(shí)踐一下就不難發(fā)現(xiàn)困難重重，因?yàn)樾枰貥?gòu)網(wǎng)格，雖然可以如圖1使用內(nèi)插角和三角面轉(zhuǎn)四角面來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的45°旋轉(zhuǎn)，但螺旋紋理顯然不是以此角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的，旋轉(zhuǎn)的角度也完全不可控。顯然，我們需要一個(gè)可定制螺旋參數(shù)的著色器方案，這時(shí)候就要祭出我們?cè)诼萁z帽文章中大顯身手的“置換”大法啦！

第一步：新建柱體并模擬螺絲釘?shù)男螤?/h3>

與螺絲帽可以通過(guò)一個(gè)方形平面完全演化不同，螺絲釘無(wú)法通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)，原因在于當(dāng)我們使用置換功能將平面中的部分凸起呈柱狀時(shí)，這些柱體的側(cè)面都無(wú)法實(shí)現(xiàn)表面細(xì)分，如圖2所示，進(jìn)入編輯模式可以看到在軟件眼里它依然只是一個(gè)平面，而不是柱體，所以柱體側(cè)面無(wú)法形成足夠多的有效頂點(diǎn)，我們即便是做出了選區(qū)也無(wú)法讓螺紋凸出來(lái)，所以我們必須手動(dòng)做一個(gè)柱體，并做多次的環(huán)切。

注意，這一點(diǎn)很重要！環(huán)切必須手動(dòng)做，不能使用表面細(xì)分修改器，因?yàn)楹?jiǎn)單型表面細(xì)分修改器只是在每?jī)蓚€(gè)頂點(diǎn)之間做N次切割，而主體的每一面其實(shí)是一個(gè)長(zhǎng)矩形，這意味著短邊的切割得到的頂點(diǎn)將遠(yuǎn)多于長(zhǎng)邊，如圖3，這樣會(huì)明顯影響螺旋紋理的凸出效果，而我們的目標(biāo)是如圖4的切割。

切割完成后再加載表面細(xì)分修改器，這時(shí)候就可以得到很好的效果了，細(xì)分等級(jí)越高越好，如果你有一臺(tái)強(qiáng)力電腦就能獲得更好的效果。建模時(shí)最好找一顆螺絲的實(shí)物或照片，看看螺絲釘?shù)木唧w形狀，模仿著做一顆即可，建模的階段結(jié)束了，接下來(lái)是著色器環(huán)節(jié)，記得在做著色器之前先切換到Cycles渲染器，并把材質(zhì)的置換選項(xiàng)調(diào)整為“凹凸與置換”或“僅置換”。

第二步：生成螺旋凸出區(qū)域

螺旋紋理看起來(lái)簡(jiǎn)單，但如果利用數(shù)學(xué)思維在3D空間中選區(qū)卻需要花一點(diǎn)心思，我們使用的方法是以螺絲的X、Y軸位置信息為值來(lái)做反正切，然后結(jié)合映射范圍，最小值和最大值正好限制在360°的范圍以?xún)?nèi)，這樣就能獲得一個(gè)完整的無(wú)重疊的圓，然后得到的值與Z軸位置信息進(jìn)行對(duì)比，并利用分?jǐn)?shù)取倒數(shù)的方式來(lái)獲得螺旋形狀。

不過(guò)如圖5，這個(gè)方法獲得的螺旋形狀是斷層的，其實(shí)也有辦法繼續(xù)優(yōu)化，但顯得過(guò)于復(fù)雜，這里可以用一個(gè)討巧的方法，復(fù)制上一段所做的全部著色器，但在前方加入一個(gè)矢量旋轉(zhuǎn)，設(shè)置為180°，并使用矢量加法給Z軸加上0.5，這樣就相當(dāng)于把之前做的紋理旋轉(zhuǎn)了一圈并向上位移了一個(gè)單位，最后利用最大值將這兩個(gè)著色器組加到一起，就能形成一個(gè)完整的螺紋了。

如果想要調(diào)整螺紋的密度，可以在最前方紋理坐標(biāo)后面跟一個(gè)矢量乘法，將X、Y設(shè)置為1，Z設(shè)置為更大的數(shù)，就能看到密度增加了。除此之外我們也只想螺紋在想要的地方出現(xiàn)，而不是整個(gè)螺絲釘全都有螺紋，這時(shí)候可以通過(guò)分離XYZ的Z，結(jié)合比較來(lái)得到區(qū)域，并與我們前面得到的著色器相乘，就可以限制螺紋出現(xiàn)的高度范圍了。

第三步：設(shè)置置換，凸出螺紋

得到螺絲釘?shù)募y理之后，接下來(lái)就只需要將其連接置換就能實(shí)現(xiàn)輸出了，這時(shí)候記得把置換的中間值設(shè)置為0，而且縮放值也不要設(shè)置得太大，基本上0.05以?xún)?nèi)就可滿足。這時(shí)候可以通過(guò)給縮放值打關(guān)鍵幀的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)螺紋顯現(xiàn)的動(dòng)畫(huà)效果，而且因?yàn)槁菁y密度、寬度等全都可隨時(shí)調(diào)整，自由度遠(yuǎn)高于建模方案，這時(shí)候再把我們上一期做好的螺絲帽加進(jìn)來(lái)，如圖6的一顆完整螺絲就完成啦！

本章小結(jié)

論選區(qū)，著色器往往更自由

貫穿整個(gè)螺絲釘制作系列的關(guān)鍵，就是如何選出你想要的的區(qū)域來(lái)進(jìn)行置換，對(duì)于新手而言，選區(qū)的思路很容易被限制在編輯模式下去找你想要的面，但問(wèn)題在于這種方法找到的面只適用于順著網(wǎng)格走的圖樣，跳行擠出的情況下會(huì)出現(xiàn)不可逆的鋸齒，影響觀感。事實(shí)上單單看選區(qū)的自由度，著色器里提供的數(shù)學(xué)方案要遠(yuǎn)比在3D空間直接尋找方便很多，而且可以打破網(wǎng)格的限制實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)選區(qū)，自由度高，可控性強(qiáng)，是Blender學(xué)習(xí)過(guò)程中繞不開(kāi)的必學(xué)重點(diǎn)之一。

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