使用Substance Designer制作自定义形态

# 1. 介绍Substance Designer

Substance Designer 是一款由 Allegorithmic 公司开发的专业材质创建工具，用于生成复杂的、高质量的材质和纹理。它具有强大的节点编辑器和参数化工作流，能够帮助用户快速创建和定制各种材质形态。

## 1.1 Substance Designer的作用和特点

Substance Designer 以其非破坏性、非线性和可编辑的工作流程而闻名。其主要特点包括：
- 节点式编辑器：通过可视化的节点式编辑器，用户可以快速创建、编辑和定制材质生成流程，实现高度的灵活性和可定制性。
- 参数化设计：Substance Designer 支持参数化设计，用户可以轻松地调整各种参数来实现材质的多样性，节省时间和提高效率。
- 高度集成：Substance Designer 可与许多流行的数字内容创作工具（如Unity、Unreal Engine等）高度集成，方便用户在工作流中快速应用和迭代材质。

## 1.2 Substance Designer的应用领域

Substance Designer 主要应用于游戏开发、影视特效、建筑设计、工业设计等领域。在游戏开发中，开发人员可以利用 Substance Designer 快速生成各种高质量的游戏材质，为游戏增添丰富的视觉效果；在影视特效领域，可以用于创作各种特效纹理和材质，提升影视作品的视觉表现力。

## 1.3 为什么选择Substance Designer

选择 Substance Designer 的主要原因包括：
- 创作效率高：Substance Designer 提供了高效的材质创建工具和流程，能够大大提升创作效率。
- 输出质量高：Substance Designer 生成的材质和纹理质量高，具有良好的视觉效果和细节表现。
- 可定制性强：用户可以根据需求自由定制材质形态，满足不同场景和应用的需求。

在下一节中，我们将介绍 Substance Designer 的安装和配置。
## 2. 准备工作

在开始使用Substance Designer之前，我们需要进行一些准备工作。

### 2.1 Substance Designer的安装和配置

首先，我们需要下载和安装Substance Designer软件。Substance Designer提供了Windows和MacOS版本，你可以根据自己的操作系统下载相应的安装包。安装完成后，按照提示进行配置，确保Substance Designer能够正常运行。

### 2.2 学习资源和参考资料

在使用Substance Designer之前，建议先了解一些基本的概念和技术。你可以通过阅读官方文档、查看教程视频或参加培训课程来学习Substance Designer的使用方法。以下是一些常用的学习资源和参考资料：

- [官方文档](https://docs.substance3d.com/sddoc/)
- [Substance Academy](https://academy.substance3d.com/)
- [Substance Designer教程](https://www.youtube.com/watch?v=ZWXNFE2HDH8)
- [Substance Designer入门指南](https://www.bilibili.com/video/av76941702)

除了官方资源，你还可以加入Substance Designer的官方论坛、社交媒体群组或相关行业的讨论论坛，与其他使用者交流经验和技巧。

在学习的过程中，你可能会遇到一些问题或困惑，别担心！Substance Designer拥有庞大的用户社区，你可以随时向其他使用者寻求帮助和支持。

接下来，我们将开始学习如何在Substance Designer中创建基本形态。
### 3. 创建基本形态

在Substance Designer中，创建基本形态是实现各种材质效果的基础。本章将介绍如何利用Substance Designer的基本工具和技术，以及如何导入贴图和纹理，然后使用节点编辑器和材质层来创建基本形态。

#### 3.1 使用Substance Designer的基本工具和技术

Substance Designer提供了丰富的基本工具和技术，如噪波生成器、形态过滤器、颜色校正工具等，可以帮助用户快速创建各种基本形态。通过简单的拖拽和参数调整，可以生成大量的基本形态图案。

以下是一个使用噪波生成器创建基本形态的示例代码（Python）：

# 创建噪波生成器
noise_generator = SubstanceDesigner.createNoiseGenerator()
noise_generator.setType('Perlin')
noise_generator.setSeed(123)
noise_generator.setOctaves(5)
noise_generator.setFrequency(0.1)

# 生成噪波图案
noise_texture = noise_generator.generateTexture()

通过上述代码，可以创建一个Perlin噪波生成器，设置种子为123，八度数为5，频率为0.1，然后生成噪波纹理。

#### 3.2 导入贴图和纹理

除了使用基本工具生成形态外，Substance Designer还支持导入外部贴图和纹理，例如石头纹理、木材纹理等。通过导入外部纹理，可以在Substance Designer中对其进行进一步编辑和增强，以创建更加复杂的形态效果。

以下是一个导入和编辑贴图的示例代码（JavaScript）：

// 导入石头纹理
var stone_texture = SubstanceDesigner.importTexture('stone.jpg');

// 对石头纹理进行高斯模糊处理
stone_texture.applyGaussianBlur(2.0);

// 导出编辑后的石头纹理
SubstanceDesigner.exportTexture(stone_texture, 'edited_stone.jpg');

通过以上代码，可以导入一张石头纹理，然后对其进行高斯模糊处理，并最终导出编辑后的纹理。

#### 3.3 使用节点编辑器和材质层

在Substance Designer中，节点编辑器和材质层是创建和编辑基本形态的关键工具。节点编辑器可以用于构建形态生成的节点网络，而材质层则可以用于管理和应用不同的材质效果。

以下是一个创建节点网络和应用材质层的示例代码（Java）：

// 创建节点编辑器
NodeEditor node_editor = SubstanceDesigner.createNodeEditor();
Node noise_node = node_editor.createNoiseNode("Perlin", 123, 5, 0.1);
Node blur_node = node_editor.createBlurNode(2.0);
node_editor.connectNodes(noise_node, blur_node);

// 创建材质层
MaterialLayer material_layer = SubstanceDesigner.createMaterialLayer();
material_layer.addTexture("edited_stone.jpg");
material_layer.addNormalMap("stone_normal_map.jpg");
material_layer.addRoughnessMap("stone_roughness_map.jpg");

// 应用节点网络和材质层
SubstanceDesigner.applyNodeNetwork(node_editor, material_layer);

通过以上代码，可以创建形态生成的节点网络，然后创建材质层并应用到节点网络上，实现基本形态的创建和编辑。

在下一章节中，我们将继续探讨如何使用Substance Designer的形态生成器和节点编辑器定制形态参数。
### 4. 自定义形态设计

在Substance Designer中，你可以利用形态生成器和节点编辑器来自定义形态的设计，从而实现更加个性化和多样化的效果。接下来将介绍如何使用这些工具来创建自定义形态。

#### 4.1 利用Substance Designer的形态生成器

Substance Designer提供了丰富的形态生成器，如噪声、棋盘、环形、斑马纹等，通过这些生成器你可以快速生成基础形态，并在此基础上进行进一步的定制。例如，你可以通过添加噪声生成器来制造磨损和颗粒效果，利用环形生成器来设计环形纹理等。

下面是一个使用噪声生成器创建石头纹理的示例代码：

# 使用Python代码示例
import SubstanceDesigner

# 创建一个噪声生成器节点
noise_node = SubstanceDesigner.createNode("Noise")

# 设置噪声生成器的参数
noise_node.setParameters({
    "type": "fractal",
    "octaves": 4,
    "roughness": 0.5
})

# 将噪声生成器节点连接到基本形态的输入
base_shape_node.connectInput(noise_node, inputIndex=0)

#### 4.2 使用节点编辑器定制形态参数

除了使用预设的形态生成器外，Substance Designer还允许你通过节点编辑器来定制形态的各项参数，从而实现更加个性化的效果。例如，你可以调整颜色、明暗度、透明度、粗糙度等参数，以及添加自定义的滤镜效果等。

下面是一个使用节点编辑器调整颜色参数的示例代码：

// 使用Java代码示例
SubstanceDesignerNode shapeNode = new SubstanceDesignerNode("Shape");

// 设置形态节点的颜色参数
shapeNode.setColorParameter("baseColor", new Color(0.8, 0.3, 0.2));

#### 4.3 添加材质细节和特效

在设计自定义形态时，你还可以通过添加材质细节和特效来丰富形态的细节和真实感。Substance Designer提供了丰富的材质细节生成器和特效滤镜，如磨损、水渍、斑驳等，通过这些工具你可以轻松实现形态的精细和复杂效果。

下面是一个使用磨损特效滤镜的示例代码：

// 使用JavaScript代码示例
var shapeNode = SubstanceDesigner.createNode("Shape");

// 添加磨损特效滤镜
shapeNode.addEffectFilter("wearAndTear", {
    "intensity": 0.5,
    "roughness": 0.3
});

通过以上方法，你可以灵活地设计出各种独特的形态，实现丰富多样的视觉效果。
### 5. 样式调整与调试

在这一章节中，我们将深入探讨如何利用Substance Designer进行样式调整和形态的调试工作。我们将介绍如何利用Substance Designer的预览功能，调整形态的颜色、光照和纹理，以及优化形态效果和性能。

#### 5.1 利用Substance Designer的预览功能

Substance Designer提供了强大的预览功能，让用户可以实时查看和调整形态效果。通过在Substance Designer中打开预览面板，可以即时预览形态的各种属性变化，包括颜色、光照、纹理等。在预览面板中，可以调整形态的各项参数，并立即看到效果，这为样式调整提供了极大的便利。

# 示例代码
# 打开预览面板
preview_panel.open()

# 调整颜色和光照参数
material.set_color("base_color", (0.8, 0.2, 0.5))
material.set_lighting("ambient_light", 0.5)

#### 5.2 调整形态的颜色、光照和纹理

在Substance Designer中，可以通过节点编辑器和属性面板来调整形态的颜色、光照和纹理等属性。例如，可以使用颜色调节节点来调整形态的基础颜色，也可以通过添加光照节点来模拟材质的光照效果。此外，还可以使用纹理节点来添加细节纹理，丰富形态的表现。

// 示例代码
// 使用颜色调节节点调整基础颜色
ColorAdjustNode colorNode = new ColorAdjustNode();
colorNode.setInputTexture(baseTexture);
colorNode.setSaturation(0.8);

// 添加光照节点
LightingNode lightingNode = new LightingNode();
lightingNode.setInputTexture(baseTexture);
lightingNode.setLightDirection(45, 60);

// 使用纹理节点添加细节纹理
TextureNode detailTexture = new TextureNode("detail.png");

#### 5.3 优化形态效果和性能

在进行样式调整的过程中，也需要考虑形态效果的优化和性能问题。特别是在游戏开发中，形态的性能优化十分重要。在Substance Designer中，可以利用节点编辑器来优化形态的效果和性能，例如通过合并节点、简化节点连接等方式来提高形态的渲染效率和表现效果。

// 示例代码
// 合并节点以优化性能
mergedNode := mergeNodes(node1, node2)

// 简化节点连接
simplifiedConnection := simplifyConnection(connection)

通过本章节的学习，相信大家已经掌握了如何利用Substance Designer进行样式调整和形态的调试工作。在下一章节中，我们将学习如何导出和应用形态，以及最佳实践和案例分享。
### 6. 导出和应用形态

在这一章节中，我们将介绍如何在Substance Designer中导出自定义形态，并在游戏引擎或其他应用中应用形态。同时也会分享一些最佳实践和案例。

#### 6.1 导出Substance Designer的自定义形态

首先，打开 Substance Designer 中的项目，并确保你已经完成了形态的设计和调试。在 Substance Designer 中，你可以选择导出整个项目，也可以选择导出单个形态。导出时，可以选择不同的文件格式，如 .sbsar、.tga、.png 等。这些文件可以直接在游戏引擎中使用。

下面是一个简单的 Python 脚本示例，用于在 Substance Designer 中批量导出形态：

import substance_designer_api as sd

def export_substance_materials(project_path, export_path):
    # 加载 Substance Designer 项目
    project = sd.substance.SubstanceProject(project_path)
    
    # 获取项目中的所有材质
    materials = project.get_materials()
    
    # 遍历所有材质并导出
    for material in materials:
        sd.export_material(material, export_path)

# 调用函数导出材质
project_path = "path_to_project.sbs"
export_path = "path_to_export_folder"
export_substance_materials(project_path, export_path)

#### 6.2 在游戏引擎或其他应用中应用形态

导出 Substance Designer 形态后，可以在各种游戏引擎和应用中使用，如Unity、Unreal Engine、Blender等。在大多数情况下，只需将导出的 .sbsar 文件导入到目标应用中，并将其应用到材质或模型上即可。

以下是一个在 Unity 中应用 Substance Designer 形态的简单示例：

using UnityEngine;
using Substance.Game;

public class SubstanceDesignerExample : MonoBehaviour
{
    public Substance.Game.Substance substanceMaterial;
    
    void Start()
    {
        // 加载 Substance Designer 导出的 .sbsar 文件
        substanceMaterial = Substance.Game.Substance.Instantiate("path_to_exported_material.sbsar");
        
        // 将 Substance 材质应用到物体上
        Renderer renderer = GetComponent<Renderer>();
        renderer.material = substanceMaterial.material;
    }
}

#### 6.3 最佳实践和案例分享

最后，我们分享一些使用 Substance Designer 创作的形态在实际项目中的应用案例，包括游戏场景中的地形形态、角色服饰的纹理形态等。通过这些案例，可以了解如何在实际项目中运用 Substance Designer 创作的自定义形态，以及对项目质量和效率带来的提升。

希望这些内容能够帮助你更好地使用 Substance Designer 创作和应用自定义形态。