搬运文章：材质精通-锈蚀

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自 2008 年踏入游戏行业以来，我见过大量锈蚀纹理——它们多是照片或图片转制而成的贴图，受当时的硬件与软件能力所限，看上去总是不够真实。如今作为 3D 武器美术，我几乎不碰任何锈蚀材质：武器厂商会用厚涂层、防锈脂和枪油把每一把枪的裸金属层层包裹起来，隔绝外界侵蚀。
本文希望提供一些有价值的思路，帮助各位做出色的材质表现。
在现代游戏的语境里，锈蚀是一个相当耐人寻味、也相当棘手的题材。它为什么棘手？去向不同的美术请教，你会得到许多不同的答案，最终落到彼此截然不同的贴图做法上。若按 PBR 理论来看，锈蚀通常被当作电介质（非金属）处理。本文想给出一些有价值的思路，帮助大家做出色的材质表现。这需要扎实理解参考，以及金属氧化背后的过程——我们眼中所见的“锈”，正是这一过程的产物。此外，我还想梳理一套策略性的方法，把参考图中可信的细节顺畅地转化进数字世界

认识锈蚀
理解金属、理解它们由什么构成、以及金属究竟有哪些不同类型，这一点很重要。总体来说，金属可分为两大类：一类会生锈（随时间氧化），即黑色金属；另一类不会生锈，即有色金属。
有色金属是指含铁量极低的金属，比如铜、锡、钛、金和银

腐蚀还是锈蚀？
有些人认为腐蚀与锈蚀是一回事。腐蚀是一个宽泛的术语，泛指各类金属的劣化。一般来说，腐蚀是金属因氧化或其他化学过程而发生的降解。锈蚀则专门用来描述铁及铁合金实际发生的腐蚀

什么是锈？
很多人没有意识到，锈（又称氧化铁）其实是一种化学反应。
锈蚀是腐蚀的一种：当铁、水与氧结合，生成水合氧化铁，锈便出现了。产物正是我们称为“锈”的那种疏松易碎的红橙色物质。锈的产生，实质上是金属回归其天然未提炼状态的电化学过程

锈，通常被称作氧化，是铁或含铁合金（如钢）长时间暴露在空气（氧）与水中的产物。铁经历氧化过程，便形成锈。但并非所有氧化都会导致锈：只有铁或含铁合金会生锈，其他金属则会以类似的方式腐蚀。

有一点很重要：锈在金属表面不断堆积，使金属体积增大，腐蚀过程中便产生了应力。这也是漆层或涂装会从表面剥落的原因——锈正从内部顶穿那些漆层。此外，金属会变得多孔、膨胀并起泡。破坏过程（腐蚀）随时间持续推进，应力随之产生（源于金属上不断增长的锈体积），于是更多锈层剥落

当不锈钢表面的保护性氧化层被破坏，底层金属因氧化与腐蚀性水溶液的作用而失去电子时，锈或氧化便发生了。一旦开始形成，就会生成一层橙色、易片状剥落的涂层，使铁变弱。既然有水参与其中，未被防潮保护的金属就更容易生锈。这也是户外金属物件——老旧的汽车、铁门或储罐——更容易腐蚀的原因。尤其是当涂层或漆面因刮擦或其他碰撞损伤而破损时
锈蚀的构建策略

  刚开始很容易被大量信息淹没——可看的、可学的东西太多了，先别急着从噪点图案入手！
查找参考或亲自拍摄时你会发现，锈所携带的信息量极大：图案、噪点、气泡、丰富的颜色与细节。刚开始很容易被淹没——可看的、可学的东西太多了，先别急着从噪点图案入手！主要难点之一，是别让你的锈材质噪得过头。把图层与文件夹按逻辑顺序规划好，你就能在制作时不被琐碎细节或抛光叠加带偏，那些更适合留到最后阶段处理

为了让锈的构建遵循逻辑顺序，我采用了系统化的流程：先彻底分析主参考中的每一个图层，据此制定作战计划。这套方法让我建立起清晰的层级，从而高效地组织图层与文件夹。
0　干净底板、螺丝与平垫圈，作为基础几何体
1　带各类损伤的金属与漆面涂层，作为底层素材
2　动态锈层，用于界定锈的分布与用量

既然我想做一套自己的螺丝设计，我便挑了一个略有不同的参照物，先从这些参考中筛选出较大的细节作为主攻方向。优先处理这些更大的元素，就能确保资产的整体构成准确呈现出锈的面貌

此外，我还深入研究了相关话题，比如锈上的真菌及其与各种表面的相互作用。这种做法为我的 3D 资产增加了一层可信度，连蛛网这类极细小的细节也得以还原

不用预设材质
这让我在采用高度程序化的做法的同时，完全掌控艺术方向
我不喜欢第三方的材质预设，所以整套流程我都从零开始，一层一层地搭。这让我在采用高度程序化的做法的同时，完全掌控艺术方向。我常把这个过程比作画一杯水——你亲手从零画出来的东西，哪怕重复过上千遍，最终的效果也总会更打动人。
话虽如此，在游戏开发中处理事情的方式必须有所不同：受工期限制，你很难奢侈到把一个程序化材质做上不止一次。考虑到这是一个 LookDev 项目，我放弃了使用任何预设材质，只引入一到两张自定义贴图。大部分工作是用 Adobe Substance 3D Painter 自带的资源完成的

锈的诞生
  锈是金属还是非金属？
由于涉及多种化学反应，锈是金属与非金属物质的混合物。它确实含有微量铁，但并非真正的金属，因为它已不再具备金属的物理特性。金属能导电、导热，因而呈现出一定的色偏与光泽——氧化之后，这些都不复存在。
锈层之下往往仍能看到金属表面和细小斑点。两者之间还夹着污垢、灰尘、颗粒，甚至有落到锈面上的真菌。分解程度基本上决定了还有多少金属可见，这意味着你的金属度贴图里很可能同时包含金属、非金属与灰阶数值的定义，以呈现这些细节。
首先，我建立了一套工作用的文件夹结构，用来存放各类特征图层，并能在需要时借锚点与之互相参照。要能动态地“实时”绘制锈的遮罩，图层命名与功能的清晰就至关重要。我的工程文件里有四十多个参照。为了对每一项功能保持清晰的整体把握，必须能在不失去图层排布控制的前提下迅速定位它们

锚点至关重要，因为我预计之后需要调取具体的高度细节（置换的创建）。此外，在单一图层堆栈内作业时它们同样很有价值，尤其是在扩展阶段：有时你会希望确保下面各层不受影响——例如做 Levels 调整。把锚点与参照结合使用，这类情况就能被有效应对和规避。
整体策略包含大量颜色变化，然后推进到第一批较大的细节：从锈的高度层（剥落、起皮）到起泡图案。最后，注意力转向噪点分布与各种细小的趣味元素，比如颗粒、灰尘、蛛网或其他任何宏观特征

1　先用不同粗糙度图案铺满颜色
2　加入第一层大尺度信息，叠出锈
3　创建第一层噪点图案
4　加入气泡、孔隙、植被、色变与尘粒等
噪点分布

噪点是创建过程中最重要的元素之一。这一点尤其关键：许多锈蚀纹理与材质要么噪点信息过多，要么噪点过于均匀，导致气泡、划痕以及材质内部其他剥落特征缺乏清晰度与结构。噪点过重的材质会掩盖较大与较小的细节。此外，高度强度给多少也值得斟酌。

为此我亲手拍摄、收集了这些锈的微观细节图像，借此熟悉噪点变体的分布。理解噪点的不同子图案与缩放比例，有助于让材质最终呈现出真实而清晰可读的观感
粗糙度贴图
如果有人问我最重要的贴图是哪一张，我会说：“绝对是粗糙度贴图！”在我看来，材质的成败取决于它的定义，而所谓定义，全在于材质如何与光互动。
……材质的成败取决于它的定义，而这全在于材质如何与光互动。
为观看者建立真实感是成功的关键。我的动机是通过粗糙度贴图建立材质的触感，让材质“活”起来。我想为观看者创造沉浸感，让他们在注视材质时真的能“摸”到它。在虚拟现实（VR）中，这种效果尤其好——你能贴近观察一切。我想在普通屏幕上尽可能贴近地还原那种感觉

在粗糙度贴图中引入大量不同的变化，使之与材质的镜面高光相对应，便能形成极佳的细节平衡。镜面变化能帮你在表面上增加纵深与视觉趣味，使其看起来更可信、更自然。不同的图案还能提升表面的整体质量与复杂度。做法是：用光泽度数值强化更细小的细节，同时削弱瑕疵与表面不规整处的光泽。
我尝试把多张粗糙度贴图叠在一起，用遮罩、叠加或混合模式等各种手法将它们融合。这种做法有助于模拟不同的表面属性或局部变化，为贴图增加层次与丰富度

小结

•　尽可能多地收集参考，并试着用美术的眼光去读图（分辨大、中、细三种细节，以及可用于收尾打磨的点睛之处）
•　动手之前，先在 Painter 里建立干净、命名有逻辑的图层与文件夹结构——这会在之后查找参照与已实现的功能时帮上大忙
•　从一开始就记下你打算避开的事项，以免被淹没——锈尤其拥有大量结构、图层与细节
•　如果时间允许，从零开始做一个材质，以最大程度保留对图层与艺术方向的掌控——你从零搭建得越多，可提升的空间就越大
•　尤其把重点放在粗糙度贴图上，以交付尽可能真实的材质——光在材质的定义中扮演着非常重要的角色
•　偶尔停下来、退后一步看看：这对你的心理状态与创造力至关重要（我中途休息了好几次，有时对某个特征不满意，甚至会推倒重做）
•　提问没有关系——事实上，请继续大量提问，保持好奇
•　反馈：向他人征询意见以获得新鲜视角——越多越好，也别往心里去，你周围大多数人其实都想帮你
•　大量试验，走一些非常规的路子去发现新的洞见——不要只固守“自己那套做法”，对新想法保持开放
感谢你花时间通读（或滚动浏览）本文的部分内容！我真诚地希望，这些内容能为你提供有趣的见解，以及改进材质创作方法的有效策略。拆解锈蚀贴图的复杂之处既充满挑战，也颇有回报，希望这里分享的知识对许多人都有价值

关于作者（原作者的介绍）

https://www.artstation.com/iammalt

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