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贴图纹理的种类

       程序员之间流行着这样一句话：“输入的是垃圾，输出也会同样是垃圾”。如果您不知道自己给着色器输入的东西是什么，您最终也只会得到糟糕的效果。那么，标准的着色器支持哪些不同类型的贴图输入？它们各自的作用又是什么呢？让我们来找出答案！

漫反射/基础色（Albedo/Diffuse）

       首先，让我们来谈谈 基础色（Albedo）。基础色虽然听起来很“基础”，但它其实非常重要，因为它是您材质球的主要颜色来源！它在其他游戏引擎里可能被称为 颜色、主色 或 漫反射贴图。或者更进一步来说，Albedo 的意思在于它提供了一个光线打在物品表面时有多少光线会被反射，有多少不会被吸收的指标。

       注意这里的“不被吸收”，稍后您会发现它的重要性。

       此外，我们还需要注意纹理颜色。请注意，这里所述的纹理颜色并不是贴图的颜色！这是一个重要却经常被忽视的内容——当您从Blender导出模型时，Blender通常会将对象的材质变成灰色。而当Unity加载模型时，也会将材质设为灰色，这会让模型的表面看起来更加暗淡！所以，每当您在Unity中加载新模型时，务必确保纹理颜色是白色且完全不透明。

译者注：所谓“纹理颜色”在此处只是为了区分于“贴图颜色”而单独更改。结合作者表达的意思来看，其指向的应该是模型的网格初次导入到 Unity 的时候，在赋予材质球之前，Unity 为模型自动覆盖的白色外观。

法线贴图（Normal Maps）

       接下来，让我们谈谈 法线贴图。法线贴图可以为材质表面带来与模型的网格形状不同的额外光影细节。

       也许您阅读到这里的时候，对法线贴图不太了解。不用担心，让我来解释一下！模型的网格是由多边形组成的，而每个顶点是空间中的一个点，它们互相连接组成了多边形。多边形不仅代表了空间中三个点所构成的形状，它还存储着有关多边形的表面垂直于哪个方向的信息——也就是法线方向。这会直接影响模型接受光照的效果。不正确的法线会导致模型表面出现怪异的缝隙和形变，与我们的期望不符。正确的法线会让表面在必要的地方看起来柔和圆润，在其他地方硬朗锐利！

       现在请在您的脑海中想象一个多边形，它是一个简单的平面，您可以为它添加贴图使其表现出细节，但由于它本身只是一个平坦的面，不会表现出更多的细节。所以，有人想到一个好主意，通过贴图来调整表面法线，以增加细节。显然，相比于直接修改网格本身，直接修改贴图可以更加细致和灵活，这就是法线贴图的作用。

       在Unity中，这些贴图在导入后需要以特殊的格式读取，这就是为什么您需要在导入法线贴图之后，需要进入检查器将其标记为法线贴图的原因。如果一个贴图被指定为材质球的法线贴图，却没有作为法线贴图导入，Unity 会显示警告。

       如果您导入了来自其他游戏引擎的法线贴图，它的法线方向可能是反的。您可以通过观察凸起和凹陷的形状来判断它的方向是否正确。尤其是为 Unreal Engine 制作的法线贴图，它们通常是反向的。在目前版本的Unity中，一旦将贴图设置为法线贴图，您可以通过勾选“Flip green channel”选项来纠正它的方向。

       如果您导入的资产没有包含法线贴图，不用担心，如果作者没有做，那就意味着它不是必需的。在这种情况下，法线贴图更多是用于改进照明效果的细节。如果您需要，可以尝试自己生成。

点击这里 查看有关法线贴图方向的更多详细信息，以及默认情况下哪些应用程序支持导出的表格。

高光贴图和金属度贴图（Specular and Metallic Maps）

       高光贴图（Specular Map）（又称：镜面反射贴图）是一个复杂的话题。许多关于镜面反射贴图的文章都专注于讨论特定游戏或渲染引擎处理它们的方式，以及它们各不相同的妥协和优化。然而有一点是共同的，高光贴图可以用来制作闪亮光泽的效果。

       在 Unity 中，这种效果由遵循 PBR 原则的两个组成部分定义。第一部分 决定哪些区域吸收光线，类似于金属；或者反射光线，类似于纸张。这些信息存储在 金属度贴图的 红色通道 中。另一部分 则决定哪些区域平滑且反光，类似经过抛光的木材；或者粗糙，如生锈的金属。这些信息存储在 金属度贴图的 透明通道 中，被称为 金属度（Metallic） 和 光滑度（Smoothness）。

       从技术角度来看，像布料这样的非金属表面被称为介电质材质。打在它们表面的光线会在内部反弹，并产生柔和均匀的颜色；相对的，由于金属材质具有导电的特性，可以反射撞击它的光子，并吸收未反射的光 —— 最终会产生镜面反射光。

       这就是 金属度贴图（Metallic Map） 的功能。那么高光贴图又是怎么一回事呢？将高光和阴影直接烘焙到基础色贴图，并为之附上一个简单的金属度贴图，是最简洁也最节省内存的方法。相比起来，同时使用金属度贴图和高光贴图将会占用额外的内存，尽管这样制作起来要容易一些。这是因为，金属度贴图无法很好地体现布料或皮肤这样既非金属又非硬物的质感。因此，可以将高光贴图视为定义特定类型的光泽效果的方式，而金属度贴图则仅定义某物是否为金属。这就是Standard和Standard（Specular）之间的区别。

       在高光贴图的机制中，材质球的金属部分在高光贴图的RGB通道中定义，而透明通道仍然被保留用于表达光滑度。这需要消耗更多的内存，但当简单的遮罩无法满足需求时，它将是有用的。一个很好的真实例子是嵌有闪亮的薄金属线的表面，从斜侧面或远处看的时候，它们会因纹理过滤而失去金属的光泽。但若加入高光贴图，它们将保持适当的光泽。

       然而，如果您为一个物体添加金属度/高光贴图，您可能会注意到模型表面光滑的区域变暗了。这符合能量守恒定律。一个材质不能同时处于非金属和金属状态，而只能是其中之一，或是两者之间的某种混合状态。因此，导入另一个游戏引擎制作的高光贴图时，您可能需要进行适当编辑以改善其效果。

总结：

  • 金属贴图 在贴图的 红色通道 中存储的是布尔值（“是”或“否”），指定材质的部分是否是金属。而 Albedo 则用于指定镜面反射效果的强度。
  • 高光贴图 的 红、绿、蓝（RGB）通道存储了它所反射的颜色的值。
  • 光滑度、光泽度或表面粗糙度的信息反向存储在透明通道中，无论是金属模式抑或镜面反射模式。

参考文献：

遮挡、高度和发光贴图（Occlusion, Height, and Emission Maps）

遮挡贴图（Occlusion Maps）

接下来是 遮挡贴图，这些贴图包含环境阴影，通常指那些光线无法直接到达的裂缝和缝隙，除非光线直接照射进去。

对于像道具和角色这样的单一模型，您可以使用Blender进行烘焙，但结果取决于您的模型比例和UV映射。对于重复的贴图，例如砖墙、地砖或甚至一些泥土，您可以从法线或高度图生成它们。

在标准着色器中，绿色通道用于遮挡贴图。

高度贴图（Height Maps）

       高度贴图 在Unity中用于提供“视差遮挡”效果。它们基于高度贴图和您的视角来移动贴图。使用这种效果的成本在Unity中相对较低，但需注意，从错误的角度观看可能导致显示错误，因此要小心，不要设置得太高。

在标准着色器中，红色通道用于高度贴图。

发光贴图（Emission Maps）

       发光贴图 用于决定模型的发光区域。制作一盏灯需要的 材质（Material）便包括发光贴图。然而，发光贴图必须 单独制作，特别是未发光的部分必须是黑色的！错误设置发光贴图可能会使你的模型看起来非常奇怪。在渲染的时候，发光贴图与发光颜色相叠加。

夜光效果的发光强度应设置为 1.0。明亮的发光效果则至少应为 5.0。

细节遮罩（Detail Mask）

       接下来是 细节遮罩，它控制 细节贴图 的应用范围（我们将在下面讲到）。在细节遮罩为黑色的地方，细节贴图不会被应用。这使您可以让细节贴图影响模型的某些部分而不影响其他部分。

在标准着色器中，蓝色通道被用于表示细节遮罩。

细节贴图（Detail Maps）

       在 Unity 中，细节贴图（Detail Maps）常与 基础色（Albedo）结合使用。正因如此您可以为其指定不同的平铺大小，从而在不那么精细的贴图上覆盖添加图案，使其看起来更加细致。这听起来不错，但实际应用起来相当的困难。

       默认情况下，标准着色器会将 基础色 与 细节贴图 互相叠加。要注意的是，中灰色的细节贴图不会使材质产生亮度变化，细节贴图偏白色会使材质球变亮，细节贴图偏黑色则会使材质球变暗。

       细节法线贴图 的工作方式十分类似于细节贴图，但专用于法线。一个例子是在墙上应用图案，使其在与材料其他部分的不同尺度上看起来更粗糙，增加其变化效果。或者通过细节贴图提供的特征增加深度。

       设置好 UV 通道选项 对于 细节贴图 来说非常重要。就像网格提供 UV 来告诉它们贴图的位置一样，标准着色器支持使用第二个 UV 图以在网格上添加细节。例如，有一件衣服，主色只包含布料部分，然后细节贴图只包含一个标志的图案。使用标志图案作为细节贴图，并将次级 UV 通道映射到标志图案的贴图，您可以结合两种贴图，在模型的材质球上渲染出清晰的标志图案。

更多关于细节贴图的详细信息，请参考 Unity 官方文档。
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