Blender 3D：從新手到專業/Cycles中的程式化眼球

你之前學習過如何使用 Blender 內部渲染器僅透過程式紋理來建模眼球。本頁將使用 Cycles 渲染器重新進行練習。

注意：本教程的 BI 版本依賴於 Musgrave 紋理的一個特性，即某些設定組合產生了用於對眼睛虹膜建模的徑向脊的良好圖案。雖然 Cycles 也包含一個 Musgrave 紋理，但我無法重現相同的效果。但是，Cycles 擁有一個功能更強大的材質節點系統，尤其是透過轉換為極座標並應用徑向縮放，我能夠僅使用簡單的 Noise 紋理獲得合適的徑向脊圖案。

為什麼是程式化的？

之前的教程建立畫素風格的眼睛使用影像作為虹膜紋理，而不是透過複雜的操作來生成程式紋理。這簡化了一些步驟，但也存在缺點。

• 如何建立這種影像紋理？你是手繪的嗎？如果解析度不夠高，或者圖案或顏色不對，你需要重新制作它。
• 它是一個單獨的檔案，你需要記住將其包含在你的專案中。Cycles 渲染器不（目前）支援將影像打包到.blend檔案中。

正如你將在下面看到的，程式節點設定提供了許多調整引數的機會，可以產生微妙（或不那麼微妙）不同的效果。這在無需付出太多努力的情況下就能實現極大的多樣性——當然，這在完成了節點設定之後。

建立網格

本練習的建模部分與 BI 版本完全相同。如果你已經擁有用於 BI 教程的網格，請隨意重複使用它並跳過下一部分。否則，請繼續閱讀。

網格將由兩個經過修改的 UV 球組成，一個略微位於另一個球的內部。外部網格將使用一種既透明又反光的材質；在眼睛的前部，它將代表角膜（光線進入眼睛的地方），而在眼睛的其餘部分，它將為眼球新增光澤度。內部網格將構成眼睛的其他三個主要部分，這些部分從外部可見

• 鞏膜，眼球的白色部分
• 虹膜，環繞著實際讓光線進入的孔的各種顏色的肌肉環，以及
• 瞳孔，光線進入眼球內部的孔。

在物件模式下開始。刪除預設的立方體。 SHIFT + A 新增一個新的 UV 球形網格；24 個環和片段就足夠了。切換到正面檢視  NUM1 ，並選中工具架底部面板中出現的“與檢視對齊”框。這將是內部網格。

 TAB 進入編輯模式；確保整個網格被選中； SHIFT + D 複製它，然後 S 稍微放大它以建立外部網格。（你可能會發現使用線框 Z 模式更容易操作。） H 暫時隱藏你剛剛建立的外部網格，以便更容易操作內部網格。

選擇 RMB 內部網格正面的單個頂點。現在按  NUM+ 四次以擴充套件選擇範圍，包括從這個正面頂點開始的第一個四個環的頂點。選擇範圍應該與右側所示類似。

現在使用序列  S   Y   0KEY   ENTER 將選定的頂點展平。接下來，使用  G   Y 減少 resulting flattened disc 的凸出部分，並將其稍微移近眼球的其餘部分。結果應該與右側所示類似。

這足以塑造內部網格。現在開始塑造外部網格。取消隱藏它  ALT + H 。選擇 RMB 僅選擇最前面的頂點。在“網格”選單中，將“比例編輯”設定為“連線”，將“比例編輯衰減”設定為“根”。現在使用  G   Y 將選定的頂點向前移動，同時使用滑鼠滾輪調整比例編輯影響範圍，直到你製作出一個與人類角膜比例合適的凸出部分。

好的，建模工作完成了，現在開始有趣的部分——在 Cycles 中建立材質。

虹膜的 UV 貼圖

虹膜圖案需要正確放置，以便徑向條紋以中心對稱的方式排列。為了控制虹膜紋理的放置，我們需要設定 UV 貼圖。

將你的佈局設定為包含 3D 檢視和 UV/影像編輯器檢視，如右側所示。在影像編輯器中建立一個新影像；這只是一個用於 UV 展開的虛擬影像，因此它的尺寸和內容無關緊要。

確保你在 3D 檢視中處於編輯模式。 H 隱藏外部網格，以減少混亂。切換到正面檢視  NUM1 。確保（ A 一次或兩次）最初沒有選擇任何東西。選擇構成虹膜的頂點環，如右側所示。開啟 U nwrap 選單，並選擇“從檢視投影（邊界）”。這應該會展開選定的頂點，就像它們在正面檢視中顯示的一樣，並將它們整齊地放置在虛擬影像的邊界內，如右側截圖中的下視窗所示。

建立材質

角膜

對於外層網格，您可以設定一個與之前在 Cycles 中的玻璃材質 中討論的類似材質。唯一的區別是，不要使用 1.45 (玻璃) 的 IOR，而是使用 1.33 (水) 之類的值，因為水是透明組織 (以及所有人類組織) 的主要成分。

鞏膜

眼白的材質需要一點紅色的血管紋理，但不要太多。這裡血管網路由一個具有非常高扭曲設定的波紋紋理節點提供。然後將其透過一個亮度/對比度節點：增強對比度以銳化邊緣，並降低亮度以使血管非常蒼白。然後將此值饋送到混合 RGB 節點，以在眼球主要部分的白色和血管的紅色之間混合。

原始教程在此材質中添加了一些光澤度。但是，由於角膜材質已經很光亮，並且已經覆蓋了整個眼球，因此在此新增光澤度似乎是多餘的。

虹膜

這個很有趣，因為它需要最複雜的 Cycles 節點程式設計。

如前所述，我們必須將一些紋理座標從 直角座標 轉換為極座標。右側的節點組將實現這一點。看起來很複雜！但是，如果你一步一步地進行，就會更容易理解。

• 左上角的兩排各 3 個節點 (每個節點包含一個減法，然後是兩個乘法節點) 接收傳入的 X (上排) 和 Y (下排) 值，減去 0.5 以將範圍從 0..1 轉換為 -0.5..+0.5，乘以 2 使範圍現在變為 -1..+1，並取每個值的平方。然後將這些值相加並取結果的平方根 (0.5 次方)，以給出點到原點的距離，範圍為 0..1。換句話說，它正在計算方程 $r={\sqrt {x^{2}+y^{2}}}$。這是節點組的 Mag 輸出。
• 最下面一排節點將 X 除以 Y (實際上應該是 Y 除以 X，但這對於我們的目的並不重要) 來計算斜率，然後使用反正切函式來獲得此斜率的角度。此值以弧度表示，因此除以 1.571 ($\pi \over 2$ 或足夠接近) 以將其轉換為 0..1 範圍。這將成為節點組的 Angle 輸出。

現在，我們在這個節點設定中使用上面的節點組。請注意“分離 RGB”和“組合 RGB”節點：它們不是分離/組合 RGB 顏色元件，而是XYZ 座標元件。在這兩種情況下，元件都是標量實數，因此從數學上講，這種對分離/組合 RGB 函式的 (濫) 用是完全正確的。還要注意我們如何忽略 B 元件 (即 Z 座標)，因為我們只處理二維紋理。

分離出 X 和 Y 值後，這些值將透過我們上面建立的直角座標→極座標轉換節點組。但是請注意，Mag 值如何透過除以 4 來徑向拉伸紋理：這是獲得虹膜紋理中徑向脊線的秘訣。重新組合座標元件後，它們用於控制噪聲紋理，然後為虹膜材質提供凹凸貼圖。

但我們還沒完。 仍然有一些節點魔法需要施展，才能從虹膜的中心到邊緣獲得徑向顏色漸變。為此，我們將需要另一個節點組，如右側所示。它被稱為“重新縮放”：它接收一個在輸入範圍內的值 (由“In Low”和“In High”輸入定義) 並將其線性轉換為輸出範圍 (由“Out Low”和“Out High”輸入定義)。或者，使用數學符號 $x$ 表示輸入值，$y$ 表示輸出值，以及 $x_{0}$、$x_{1}$、$y_{0}$ 和 $y_{1}$ 分別表示 In Low、In High、Out Low 和 Out High，此節點組實現了變換 $y=(x-x_{0}){(y_{1}-y_{0}) \over (x_{1}-x_{0})}+y_{0}$。

現在，以下是如何將 Rescale 節點組新增到我們的虹膜材質節點設定中。我們使用它來轉換 Mag 極座標 (到中心的距離)，然後使用它來驅動一個顏色漸變，該顏色漸變實際上控制著虹膜的漫射顏色。在這裡，我從淺綠色到深綠色進行了漸變；您可以隨意替換您選擇的任何眼睛顏色和漸變。

瞳孔

在這裡，我只使用了一個簡單的黑色漫射材質。原始教程添加了一些紅色血管的微妙暗示，類似於鞏膜；如果你想，你可以在此處進行操作，但我認為效果太微妙，看不出來，所以我不費心了。

最終結果

最終渲染結果可能如下所示。

引數調整

上面的節點設定相當複雜，但它們提供了許多實驗的機會。

例如，在鞏膜材質中，嘗試調整亮度/對比度設定，看看它如何影響結果。讓紅色血管更明顯，眼睛就會看起來充血！

在虹膜材質中，你可以改變眼睛的顏色（當然）。但也可以嘗試改變徑向條紋：看看它們更大時是什麼樣子。我為什麼把“重新縮放”節點放在那裡？這是為了讓你增加或減少顏色漸變的效果，而無需編輯漸變本身。