3dmax写实金属材质全解析-附赠常见金属参数

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一张好的效果图，灯光打的再好，材质调的不好，一切也是徒劳-----今天我们就来探讨写实金属材质怎么调.
首先要想材质调的真，就要基于现实物体物理属性

所以就有了“基于物理的渲染(Physically Based Rendering)”这个专有名词 – 简称 PBR – 本身意味着 PBR 中使用的材质定义基于真实物理。有些人还认为这表示其他着色模型不是基于真实物理；其实这个说法是错的。

  1. PBR 确实是基于物理的。

  2. PBR 材质需要更少的变量 – 这个流程使用纹理贴图来定义材质。

PBR 着色模型与其他基于物理的着色模型（例如 V-Ray 使用的着色模型）的主要区别在于 PBR 如何描述反射。大多数人都知道这个多出来的 “金属性(metalness)”参数。如果你查看大多数物理书籍，你找不到任何材质的金属性的描述。那么，让我们来仔细研究这个术语的含义

事实上，两种不同类型的材质之间有很大差别：绝缘体(dielectric)和导体(conductive)。绝缘体又叫电介质，电阻率极高，导体可导电。绝缘体包括玻璃，塑料，木材，陶瓷，皮革…等。导电材质包括钢，铜，金 – 换句话说：就是金属。

绝缘体(dielectric)

导体(conductive)

在物理学中，导电材质具有不同的反射特性，这就是为什么大多数人认为导电材质具有高反射性而没有漫射特性。如果您的渲染器材质基于绝缘体材质体系，则通常是去除漫反射并为着色器提供高菲涅耳(fresnel)数值来表现金属 – 这个数值往往远高于您在物理书中看到的数值（稍后详细说明之）。

当在着色器中添加导体作为选项时，这可以使人们更容易呈现金属。令大家困惑的是，材质要不是绝缘体就是导体; 并不存在介于中间的状态。金属性这个词，以及它是 0 到 1 的变量 而非 0 或 1 状态意味着存在不同程度的金属性。在现实世界中，根本没有这种材质。PBR 的许多用户认为控制物体的反射率都应该通过 0 到 1 之间的金属性值来完成，并且折射率（IOR）值对于所有材质都是常数; 这在物理上是不准确的。不同的材质具有不同的 IOR 值，而且材质不是绝缘体，就是导体

既然我们已经建立金属性应该是全有或全无的状态，这样的观念了，那么让我们看看如何正确设定材质。在制作绝缘体材质时，漫反射颜色控制着色的兰伯特亮度(Lambertian，或译作理想散射)部分，反射由几个变量控制：漫反射颜色作为整体漫反射量的乘数；IOR 表示前向法在线(forward-facing normals)的反射率与掠射法线（glancing normals, 也称为 Fresnel, 菲涅耳）的比值；和总体散射量的光泽度（或是roughness, 粗糙度的相反），具体取决于您选择使用的 BRDF 模型。

当切换到金属材质时，通过使金属性(Metalness)值1来完成，这个变量具有不同的含义：

由于金属中没有漫反射颜色，漫反射颜色变成所谓的基色(base color) – 或反照率颜色(albedo color)。
反射应设置为纯白色，以获得适当的反射率和能量守恒; 没有这个，掠射角永远不会是 100％ 反射 – 如果遵守能量守恒就应该是 100％。
混合多少反射仍由菲涅耳效应的相同
IOR 值控制; 你会发现这会有个非常微妙的效果，因为整个材质基本上都是反光的 – 好似你将两种不同的反射混合在一起。
光泽度控制它的光泽度; 但是，如果您使用粗糙度图（例如 Substance 所产生的），您可以将 V-Ray 材质切换为粗糙度 – 这个属性是光泽度的反相。
以下举些例子
现在我们已经大致了解金属性的工作原理，让我们来看看几个例子及其设置：

Diffuse 255，255，255；Reflection 255，255，255；Glossiness 1；IOR 1.5
Diffuse 0，0，0；Reflection 255，255，255；Glossiness 1；IOR 1.5

Diffuse 0，0，0；Reflection 255，255，255；Glossiness 1；IOR 2

Diffuse 243，201，104 (gold)；Reflection 255，255，255；Glossiness 1；IOR 1.35

Diffuse 46，46，46 (18% gray)；Reflection 255，255，255；Glossiness 0.6；IOR 1.5
折射率
正如我们之前提到的，IOR 在创建基于物理的材质时仍然发挥着重要作用。因此，在创建材质时仍要将 IOR 考虑进去。而 http://RefractiveIndex.info 这个网站是查询不同材质其 IOR 的重要资源。可是，其数值套到 V-Ray 着色器中并不完全适用。因此，Vlado 创建了此图表协助简化转换：

以下是基于 http://RefractiveIndex.info 网站上的一些金属示例：

铝(Brushed aluminum)

抛光铝(Polished aluminum)

钨(Tungsten)

铜(Copper)
金属性纹理贴图
正如我们之前提到的，许多用户可能更倾向于使用金属性(Metalness)参数，因为这些是他们已有的贴图。因此，金属质感贴图更像是两种不同类型材质之间的蒙版(mask)：电介质或导电材质。

以下示例显示了我们如何获得两种不同的材质：一种具有金属性并设置为 1; 另一个使用 Substance Designer 设置为 0。您将看到我们可以使用单个着色器和更少的贴图创建两种不同的材质：基色(base color,)，金属性(metalness)，法线(normal)和粗糙度(roughness)。

Substance Designer 树状显示贴图输出

生锈的铜。使用 Substance Designer 贴图并 以V-Ray 进行渲染着色器

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