第 1 部分：置換簡(jiǎn)介

關(guān)于本指南

本指南是了解 Octane 中的置換類型、如何設(shè)置以及矢量和紋理方法之間的區(qū)別的起點(diǎn)。

這是一個(gè)有點(diǎn)高級(jí)的話題，至少需要簡(jiǎn)要了解幾個(gè)不同的 3D 學(xué)科才能獲得最佳結(jié)果。您對(duì)這些內(nèi)容了解得越多，您的位移看起來(lái)就越好。

如果您已經(jīng)非常熟悉置換，但想知道為什么您的置換看起來(lái)不好，請(qǐng)查看本系列的第 2 部分：Cinema 4D 的 Octane 置換：模型和紋理注意事項(xiàng)

介紹

什么是位移？

3D 應(yīng)用程序使用多邊形來(lái)定義場(chǎng)景中對(duì)象的幾何形狀。模型的多邊形越少，它的效率就越高，使用起來(lái)也就越容易，但在表面上獲得精細(xì)的細(xì)節(jié)就越困難。

有兩種方法可以在模型上獲得更多表面細(xì)節(jié) - 或者通過(guò)添加更多多邊形，或者通過(guò)使用紋理偽造它來(lái)欺騙眼睛，讓他們認(rèn)為幾何結(jié)構(gòu)比實(shí)際更多。

偽造它是通過(guò)凹凸貼圖和法線貼圖完成的。兩者都不會(huì)向模型添加幾何圖形。相反，他們使用紋理來(lái)定義光線照射到表面時(shí)的作用。這在一定距離內(nèi)可以很好地保持，或者當(dāng)幾何體彎曲不夠劇烈時(shí)，眼睛會(huì)期望細(xì)節(jié)會(huì)從物體的側(cè)面突出。這種方法在處理器上既便宜又容易，給場(chǎng)景增加的渲染時(shí)間很少。正如您在上面看到的，如果位移非常微妙（200 厘米立方體上的 0.5 厘米），它在遠(yuǎn)處拍攝中看起來(lái)不錯(cuò)。

當(dāng)紋理環(huán)繞對(duì)象的一角或相機(jī)離得太近時(shí)，它會(huì)分崩離析。還有一個(gè)最大數(shù)量的“高度”可以用凹凸貼圖或法線貼圖偽造。一旦達(dá)到這些限制，唯一可以做的就是添加更多幾何圖形。這在上面的第二組圖像中非常明顯（位移被推到 5 厘米，凹凸仍然最大化）。

由于各種原因（時(shí)間和場(chǎng)景密度通常是最大的原因），通過(guò)建模或雕刻工具來(lái)做到這一點(diǎn)可能并不總是可行的。

位移是一種中間立場(chǎng)。它通過(guò)使用圖像紋理中的數(shù)據(jù)以一種或另一種方式將某些多邊形推到網(wǎng)格上來(lái)工作。這是在材質(zhì)級(jí)別完成的（而不是在單獨(dú)的標(biāo)簽或?qū)ο笾校?，并且?strong>渲染時(shí)發(fā)生，這意味著您的模型的實(shí)際幾何形狀不受影響，場(chǎng)景可以非常輕量級(jí)和高效，但有大量高質(zhì)量的細(xì)節(jié)您點(diǎn)擊渲染按鈕（或啟動(dòng) Live Viewer）。

您還可以非常輕松地修改源圖像并將徽標(biāo)推到上面或更改 greebles 的比例，而無(wú)需更改幾何圖形。

置換在 Octane 中是如何工作的？

辛烷目前有兩種排量。紋理置換是最初的形式，最近才引入了頂點(diǎn)置換。它們共享相同的置換節(jié)點(diǎn)，并且在核心級(jí)別做相同（ish）的事情，但在幕后它們非常不同。

頂點(diǎn)位移

在這兩者中，頂點(diǎn)位移更容易理解。它查看源圖像紋理如何映射到它應(yīng)用到的幾何體上，然后使用該圖像來(lái)確定推動(dòng)每個(gè)多邊形的數(shù)量和方式。任何比 50% 灰色亮的像素都會(huì)被“向上”推，任何比 50% 灰色更暗的像素都會(huì)被“向下”推。網(wǎng)格的多邊形越多，產(chǎn)生的細(xì)節(jié)頂點(diǎn)位移就越精細(xì)。

紋理置換

紋理置換更復(fù)雜。它根據(jù)您設(shè)置的分辨率創(chuàng)建一個(gè)體素網(wǎng)格，并將其覆蓋在網(wǎng)格的 UV 貼圖之上，以確定要放置哪些多邊形。然后它使用您輸入的紋理來(lái)確定每個(gè)新的細(xì)分多邊形被推多遠(yuǎn)。這種方法較舊并且有更多限制，但它仍然有一些技巧，實(shí)際上在某些情況下可能會(huì)更好更快。

穩(wěn)定

置換是您可以在渲染引擎中執(zhí)行的處理更密集的事情之一。將（有時(shí)很大）源圖像和（有時(shí)很密集）基本幾何圖形輸入到 Octane 中需要準(zhǔn)備時(shí)間。之后，引擎必須處理圖像并處理壓縮。一旦不礙事，它往往需要進(jìn)一步細(xì)分幾何，有時(shí)會(huì)生成數(shù)千萬(wàn)個(gè)三角形，這可能需要很長(zhǎng)時(shí)間。最后，它可以開始日常工作并開始為您渲染圖像。

所有的預(yù)處理都使引擎處于一種脆弱的狀態(tài)。你真的不想在它做這一切的時(shí)候打斷它。

提高穩(wěn)定性可以做的事情：

想想你的場(chǎng)景。你真的需要位移，還是會(huì)顛簸/正常？

釋放系統(tǒng)資源。確保沒(méi)有其他東西在后臺(tái)運(yùn)行，會(huì)與 Octane 競(jìng)爭(zhēng)你的 GPU 或 RAM（你可能無(wú)論如何都應(yīng)該這樣做，但它對(duì)置換更重要）。

密切關(guān)注 Octane 報(bào)告的三角形數(shù)量。渲染開始后，這將顯示在實(shí)時(shí)查看器的底部。了解您的特定計(jì)算機(jī)對(duì)多少計(jì)算機(jī)感到滿意，以及它將從哪里開始減速。這可以是 100 萬(wàn)或 5000 萬(wàn)，具體取決于您的機(jī)器。一旦接近該范圍，請(qǐng)考慮簡(jiǎn)化場(chǎng)景并定位需要細(xì)分的區(qū)域。

從小處著手，逐步增加。當(dāng) 1 或 2k 紋理可以使用時(shí)，請(qǐng)勿使用 8k 紋理。不要只是將細(xì)分級(jí)別提高到 10 并希望獲得最好的結(jié)果。對(duì)過(guò)程有條不紊并研究您的場(chǎng)景，以確定獲得可接受結(jié)果所需的最小影響。

不要在預(yù)處理階段（在它實(shí)際開始渲染之前）中斷 Octane。有時(shí)，當(dāng)您知道將細(xì)分設(shè)置為 10 并且 C4D 的 SDS 在第 6 級(jí)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，您會(huì)啟動(dòng)實(shí)時(shí)查看器并突然心臟病發(fā)作。第一反應(yīng)總是立即按下暫停按鈕來(lái)修復(fù)它。

不。

這幾乎肯定會(huì)使它崩潰。等到任一引擎開始渲染圖像。根據(jù)您的硬件以及您的要求有多荒謬，這可能需要一些時(shí)間。它可能會(huì)自行崩潰，但通常它會(huì)通過(guò)這一切并開始推出像素。一旦您看到您的圖像彈出并開始渲染，您就可以暫停它，進(jìn)行調(diào)整并重新發(fā)送它。

微觀管理 Live Viewer。僅在進(jìn)行了一些更改并希望查看結(jié)果后才將其打開 - 在編輯置換設(shè)置時(shí)盡量不要將其打開。

打開自動(dòng)保存。

反正經(jīng)常保存。

如何在 Octane 中使用置換

如前所述，置換存在于 Octane 的物質(zhì)層面。您可以通過(guò) C4D 的材質(zhì)編輯器界面或 Octane 的節(jié)點(diǎn)編輯器將其添加到 Octane 材質(zhì)。

首先你需要一個(gè)置換節(jié)點(diǎn)

所有不同的材料類型都有一個(gè)位移通道。位移節(jié)點(diǎn)必須連接到材質(zhì)中的位移輸入才能使其工作。

該節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)在節(jié)點(diǎn)編輯器中創(chuàng)建新節(jié)點(diǎn)的各種方式手動(dòng)添加，或者如果您使用 C4D 材質(zhì)編輯器界面，您可以前往置換通道并點(diǎn)擊“添加置換”按鈕。這將創(chuàng)建置換節(jié)點(diǎn)并將其連接起來(lái)。

?

如果您在節(jié)點(diǎn)編輯器中工作，您會(huì)注意到左側(cè)列表中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)顯示“頂點(diǎn)位移”——這實(shí)際上是頂點(diǎn)位移MIXER?。為了從紋理更改為頂點(diǎn)置換，您只需拖出標(biāo)準(zhǔn)置換節(jié)點(diǎn)并從該節(jié)點(diǎn)屬性的類型下拉列表中選擇頂點(diǎn)。

接下來(lái)你需要一個(gè)源紋理

置換節(jié)點(diǎn)的紋理輸入告訴 Octane 向哪個(gè)方向推動(dòng)網(wǎng)格的哪些部分，以及推動(dòng)多少（直到置換節(jié)點(diǎn)中設(shè)置的最大高度）。這在節(jié)點(diǎn)編輯器中設(shè)置起來(lái)要容易得多，但可以在 C4D 的材質(zhì)編輯器中完成（如果必須的話）。

對(duì)于紋理置換，這需要是一個(gè)圖像。這意味著您可以將 PNG、EXR、PSD 或 octane 支持的任何其他圖像類型放入Image Texture 節(jié)點(diǎn)，然后將其輸入置換節(jié)點(diǎn)（盡管可以避免使用 JPEG）。

您不能直接使用像 Noise 或 Checker 這樣的生成器來(lái)進(jìn)行紋理置換，但是您可以將其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)輸入到Baking 紋理節(jié)點(diǎn)中，該節(jié)點(diǎn)會(huì)將其展平并將其轉(zhuǎn)換為圖像，然后可以將其放入紋理槽中（更多稍后再說(shuō)）。

如果您選擇了頂點(diǎn)置換，那么您幾乎可以在紋理輸入中運(yùn)行任何東西。無(wú)需烘焙紋理。可以直接輸入像 Noise 和 Checker 這樣的生成器，OSL 紋理很好 - 實(shí)際上任何產(chǎn)生顏色數(shù)據(jù)的東西都可以工作。可以像使用任何通道一樣使用混合和映射節(jié)點(diǎn)。如果您需要重新了解它們的工作原理，請(qǐng)查看本指南。

如果您使用 C4D 的材質(zhì)編輯器，請(qǐng)確保將Octane Image Texture 節(jié)點(diǎn)放入紋理字段，然后將圖像加載到其中。不要直接將圖像紋理加載到此字段中，否則它會(huì)將其放入您確實(shí)不想要的 C4D 位圖節(jié)點(diǎn)中。

最后，設(shè)置一些選項(xiàng)

設(shè)置高度

高度值確定位移可以以一種或另一種方式推動(dòng)多邊形的總單位數(shù)量（默認(rèn)為厘米）。您也可以將其視為置換貼圖的最高點(diǎn)（由純白色像素表示）和最低點(diǎn)（由純黑色像素表示）之間的距離。如果您在世界零有一個(gè)平面，并將位移設(shè)置為10cm?，則任何映射到純白色像素紋理區(qū)域的多邊形將上升 5cm，任何映射到純黑色像素的多邊形將下降 5cm，總共10 厘米，如您指定的那樣。

設(shè)置中級(jí)

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這很棘手，因?yàn)樗蕾囉谀募y理處于正確的顏色空間中。我們將在本系列的下一個(gè)指南中更深入地介紹這一點(diǎn)，但現(xiàn)在，要知道如果您的輸入紋理在線性顏色空間中，并且在圖像紋理節(jié)點(diǎn)中設(shè)置為非顏色數(shù)據(jù)，當(dāng) mid level 設(shè)置為0.5時(shí)，紋理中任何 50% 灰度的像素都不會(huì)移位。

中間水平滑塊從 0 變?yōu)?strong>1。0.5是理想的位置（同樣，如果紋理設(shè)置正確），但您可以將其升高或降低最多位移高度值的一半。在上面的示例中，高度設(shè)置為 20 厘米。如果中間級(jí)別設(shè)置為 0.5，映射到 50% 灰色的多邊形將保持不變，純白色的將上升 10 厘米，純黑色的將下降 10 厘米。如果中間級(jí)別設(shè)置為 0，則一切都向上移動(dòng)10厘米?，F(xiàn)在映射到 50% 灰色的多邊形將位于 +10cm，映射到黑色的多邊形將位于 0，映射到白色的多邊形將位于 +20cm。如果中級(jí)設(shè)置為 1，則相反。現(xiàn)在映射到 50% 灰色的那些將位于 -10cm，黑色的將位于 -20，白色的將位于 0。

中級(jí)可以糾正邊緣不匹配的情況。這是一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題，有點(diǎn)復(fù)雜。有時(shí)問(wèn)題是紋理的顏色空間與 ImageTexture 節(jié)點(diǎn)中的顏色空間不匹配。有時(shí)是因?yàn)?UV 島是置換貼圖的重疊部分，具有不同的顏色值，有時(shí)是因?yàn)橘N圖本身是扭曲的，并且某些任意灰度值被映射到不置換的多邊形。在許多情況下，如果您無(wú)法解決根本問(wèn)題，您可以調(diào)整中點(diǎn)值直到邊緣對(duì)齊。

設(shè)置細(xì)節(jié)量

如果您使用頂點(diǎn)置換，則細(xì)節(jié)量由實(shí)際的幾何細(xì)分控制。您需要決定在哪里進(jìn)行細(xì)分（在材質(zhì)中、在 Octane 對(duì)象標(biāo)簽中或在 C4D 中）。您的細(xì)分越高，置換看起來(lái)就越好（在一定程度上），但它對(duì) GPU 的負(fù)擔(dān)就越大。

如果您使用紋理置換，則有一個(gè)分辨率下拉列表，您應(yīng)該盡可能接近源分辨率?？梢詫⑵湓O(shè)置得更高，它會(huì)嘗試對(duì)紋理進(jìn)行上采樣，但它的效果幾乎不如找到更高分辨率的紋理。請(qǐng)記住，您仍然可能必須通過(guò) Octane 對(duì)象標(biāo)簽或 C4D 細(xì)分幾何體，以避免紋理位移錯(cuò)誤（下一篇指南中對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)介紹）。

設(shè)置其他選項(xiàng)

對(duì)于每種類型的位移，您還可以設(shè)置一些其他選項(xiàng)，具體取決于您正在執(zhí)行的操作。

對(duì)于紋理置換，過(guò)濾器非常重要——它可以平滑這種置換產(chǎn)生的鋸齒狀幾何圖形。這與模糊紋理本身不同——它實(shí)際上將平滑應(yīng)用于體素網(wǎng)格，這可以抵消這種位移經(jīng)常出現(xiàn)的“水漬”外觀。

這樣做的好處之一是，您有時(shí)可以擺脫較低級(jí)別的細(xì)節(jié)，如果您的鏡頭不是太近，只需對(duì)其進(jìn)行更多過(guò)濾。您必須在您使用的詳細(xì)程度和您正在執(zhí)行的過(guò)濾之間取得平衡，以便在相機(jī)與模型的任何距離下獲得最佳渲染時(shí)間和最佳外觀效果.

arc4g的景觀紋理

對(duì)于頂點(diǎn)置換，您可以嘗試使用輸入紋理作為凹凸貼圖和置換貼圖的自動(dòng)凹凸貼圖功能。根據(jù)您的質(zhì)地，這非常棒。它不會(huì)像棋盤那樣平滑漸變或圖形幾何紋理（甚至可能會(huì)引入一些錯(cuò)誤），但是具有大量精細(xì)微細(xì)節(jié)的地形或皮膚紋理將為您帶來(lái)一些重大改進(jìn)，并且可能會(huì)隱藏偽影，如果您不要/不能/不會(huì)將細(xì)分設(shè)置得更高。

紋理與頂點(diǎn)置換

以下是兩種位移系統(tǒng)之間的一些主要區(qū)別：

紋理置換

這是 Octane 中的原始置換類型。它根據(jù)置換節(jié)點(diǎn)本身的分辨率下拉菜單拆分曲面。

紋理置換嚴(yán)重依賴于幾何體的良好 UV?。如果 UV 重疊或松散，或者接縫位置錯(cuò)誤，您將遇到非常糟糕的時(shí)間?。

紋理置換僅適用于 MeshUV 投影。您仍然可以通過(guò) Cinema 4D 的材質(zhì)標(biāo)簽使用其他投影來(lái)獲得不同程度的成功，但您無(wú)法為節(jié)點(diǎn)圖中的每個(gè)紋理設(shè)置投影（使用 Projection 節(jié)點(diǎn)）。它根本不適用于三平面投影。

紋理置換有自己必須使用的細(xì)分方法。它確實(shí)可以與其他細(xì)分方法一起使用，但您必須設(shè)置一個(gè)分辨率并讓它創(chuàng)建一個(gè)體素網(wǎng)格。

紋理置換僅適用于位圖圖像紋理。您不能直接使用生成器或 OSL 紋理作為源。您可以使用烘焙紋理節(jié)點(diǎn)將生成器動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。請(qǐng)務(wù)必正確設(shè)置設(shè)置。（在下一個(gè)指南中有更詳細(xì)的介紹。

紋理置換不支持運(yùn)動(dòng)模糊。這種限制了您可以使用它實(shí)現(xiàn)的動(dòng)畫效果。

紋理置換必須重復(fù)- 不支持圖像中的邊框模式，因此您必須聰明地選擇多邊形選擇以應(yīng)用置換紋理，或者如果您想將其隔離為一小部分，則必須使用 UV 島和其他技巧模型的區(qū)域。

紋理置換讓你作弊。紋理置換具有的一個(gè)非常大的優(yōu)勢(shì)（在撰寫本文時(shí)）是能夠使用過(guò)濾器來(lái)平滑置換。這是頂點(diǎn)置換所沒(méi)有的，因此您通常需要在網(wǎng)格中使用更高的細(xì)分級(jí)別才能使其看起來(lái)一樣好。根據(jù)您與模型的接近程度或鏡頭需要什么，這意味著紋理置換實(shí)際上可以快得多，因?yàn)樾枰募?xì)分更少，因此您不必在 GPU 上費(fèi)力地?fù)魯　?/p>

頂點(diǎn)位移

這最近被引入到 Octane 中，它解決了紋理置換的幾個(gè)問(wèn)題。

頂點(diǎn)置換不拉伸。紋理置換創(chuàng)建體素網(wǎng)格，并向上拉伸幾何體。頂點(diǎn)置換僅使用其可支配的幾何形狀并且不會(huì)創(chuàng)建任何新的東西，因此通常需要更多的多邊形來(lái)使垂直移動(dòng)從看起來(lái)逐漸變細(xì)。

頂點(diǎn)置換比紋理置換更依賴于多邊形密度。這種類型的位移沒(méi)有過(guò)濾，因此當(dāng)您靠近時(shí)，通常您必須再上一兩個(gè)細(xì)分級(jí)別才能平滑像素化邊緣。

如果您使用 UV 映射 (MeshUV) 進(jìn)行投影，您仍然需要良好的 UV。與紋理置換相比，您獲得了更多的回旋余地，但非常糟糕的 UV 肯定會(huì)導(dǎo)致各種問(wèn)題。

頂點(diǎn)置換直接支持源的生成器和 OSL 紋理。無(wú)需烘烤，即插即用。

您可以使用三平面投影！

您可以混合和匹配每個(gè)紋理的投影。這在進(jìn)行三平面投影時(shí)很有用，但在設(shè)置復(fù)雜地圖時(shí)，它通常也為您提供了更多的靈活性和控制力。

您還可以使用頂點(diǎn)置換混合器節(jié)點(diǎn)混合多個(gè)頂點(diǎn)置換節(jié)點(diǎn)。

邊界模式限制消失了！您可以將圖像紋理的邊框模式設(shè)置為黑色，并且不會(huì)重復(fù)。

支持運(yùn)動(dòng)模糊！沒(méi)有更多的黑客攻擊，它現(xiàn)在可以工作了:)

頂點(diǎn)置換具有自動(dòng)凹凸功能- 這也允許您將高度貼圖用作凹凸貼圖，因此即使您的網(wǎng)格不是超級(jí)密集，置換仍然看起來(lái)非常好。這對(duì)平滑的幾何形狀沒(méi)有幫助，但對(duì)于您通常需要非常密集的網(wǎng)格才能看到的小麻點(diǎn)或劃痕非常有用。

頂點(diǎn)位移利用了 RTX，因?yàn)樗m用于三角形（RTX 擅長(zhǎng)加速的事情之一），因此在某些情況下使用支持它的卡可以快得多。

最后，頂點(diǎn)置換支持矢量貼圖。這使用 RGB 值（如法線貼圖）沿所有三個(gè)軸推動(dòng)多邊形，而不僅僅是向上或向下。這會(huì)產(chǎn)生通過(guò)紋理置換無(wú)法實(shí)現(xiàn)的懸垂和其他細(xì)節(jié)。

所以現(xiàn)在你在技術(shù)上知道如何使用置換，但這并不意味著它總是會(huì)以你想要的方式出現(xiàn)。各種各樣的事情都可能出錯(cuò)，并且有很多與模型和源紋理有關(guān)的因素必須排列起來(lái)才能使這項(xiàng)工作。當(dāng)您達(dá)到這一點(diǎn)時(shí)，請(qǐng)查看本系列的下一個(gè)指南：Cinema 4D 的 Octane 置換：模型和紋理注意事項(xiàng)