Substance 3D Designer 完整图文教程
从零基础到程序化材质实战 · 16 章 · 52 张自绘图示 · 附节点速查表 / 术语表 / 学习资源 · 每章配套练习与达标参考图

00如何使用这份教程

它适合谁

• 完全没碰过 Substance 3D Designer（下称 SD）的新手：从第 01 章顺序读，边读边开软件。
• 会用 SD 但做不出「高级感」的中级用户：直接跳到第 04、06、07、08 章——绝大多数「材质假」的问题都出在这四章。
• 要教别人或带团队的人：第 13、14 章是规范与交付清单，顶栏的「学习资源」板块是可直接转发的免费资源清单。

怎么用最有效

术语约定

本教程统一采用「中文（English）」的写法，例如 混合（Blend）、高度图（Height）、 环境光遮蔽（Ambient Occlusion）。但行业里确实存在一批「中文译名反而不如英文原名清楚」的词， 这类词保留英文并用中文解释，例如：

学习路线图

第 0 阶段 · 概念（1～2 天）    第 01 章       灰度思维 / PBR 贴图集 / 节点思维
        │
第 1 阶段 · 上手（2～4 天）    第 02～03 章   界面分区 / 节点与连线 / 输出节点
        │
第 2 阶段 · 节点语汇（2～4 周）第 04～10 章   噪声 → 滤镜 → 混合 → 遮罩 → 派生 → 颜色 → 散布
        │
第 3 阶段 · 工程化（1～2 周）  第 11～14 章   参数化 / 子图 / 性能 / 导出交付
        │
第 4 阶段 · 作品（长期）       第 15 章      完整项目：从参考图到可交付材质
        │
随查 · 工具书（顶栏切换）      独立板块      节点速查表（416 个可搜索）/ 术语表 / 学习资源

安装与准备

1. 获取软件：Substance 3D Designer 通过 Adobe Creative Cloud 订阅获取（有 30 天试用）。 「Substance 3D 系列」里，Designer 负责做材质，Painter 负责往模型上画，Stager 负责打光出图， 三者的关系在 01 章会说清。
2. 硬件：SD 的计算量几乎全在 GPU 上（按 F9 可切到 GPU 引擎，速度差距非常明显）， 所以显卡是第一优先项。显存 6 GB 是舒服的起点，8 GB 以上可以放心开 2K/4K 图。
3. 建议先改的偏好设置（Edit → Preferences）：
   • General → Cooking Size Limit：默认 8192，保留即可；它限制的是图的最高烘焙分辨率。
   • General → Memory → Image Cache：默认「自动」约等于系统内存的 75%。一旦缓存溢出到临时目录， 渲染速度会掉一个数量级——如果你经常做 4K 图，适当上调。
   • Engine：确认显卡被识别为 GPU 引擎；Unity / Unreal 的官方插件只能用 CPU 引擎，这点在交付时会遇到。
   • Graph：建议打开「连线自动插入转换节点（auto-insert conversion nodes）」，能省掉大量手动转换。
4. 三件必须做的准备工作：
   • 准备一个参考图收集习惯：手机开闪光灯拍地面、墙面、木头、金属。闪光灯能拍到细微污渍与划痕—— 这些才是让材质「真」的东西。
   • 通读一遍 Adobe 的《The PBR Guide》（免费），它是本教程 01 章的理论基础。
   • 去 帮助 → 示例图（Sample Substance graphs）下载官方示例 .sbs 文件， 拆开看别人的连线方式。这是免费的、最高价值的学习材料。

01核心概念：灰度思维、PBR 与节点思维

这一章几乎没有操作，但它决定了你后面每一个决定的正确性。90% 的「我做的材质看起来假」， 根源都在这一章的三个概念上。

1.1 SD 到底在做什么

传统贴图流程是「画」：你有一个模型，展好 UV，然后拿画笔在 2D 上画出颜色、高光、法线。 SD 的流程是「算」：你搭一张图（Graph），描述「这一块砖应该长什么样」， 软件按你描述的规则计算出所有贴图。区别在于：

注意最后一行：SD 真正的价值不在于「能做得多漂亮」，而在于一次投入、无限复用。 一个参数化好的砖墙材质，可以派生出石墙、混凝土、砌块、地砖——这才是它被行业普遍采用的原因。 所以从第一天起，你就要用「我是在造一台机器，不是在画一张图」的心态来搭图。

1.2 第一概念：灰度思维（Grayscale Thinking）

SD 最反直觉的一点是：你 80% 的工作时间都花在一张黑白的灰度图上。 高度图（Height）不是「贴图之一」，它是整个材质的大脑。

原因很简单：材质的所有视觉信息，本质上都是「表面的形状 + 表面的反射特性」。 形状由高度图描述，而法线（Normal）、环境光遮蔽（Ambient Occlusion）、曲率（Curvature） 全都是从高度图数学推导出来的。你把高度做对了，其余贴图自动就对了。

所以 SD 里最常见的「一次一级」工作流是这样的：

① 大形体  Shape        →  砖块、木板、石板的大轮廓（黑=低，白=高）
② 中细节  Detail       →  倒角(Bevel)、灰缝、破损、边缘磕碰
③ 小细节  Surface      →  颗粒、划痕、纤维、噪点、锈斑
        ↓
   高度图完成（Histogram Scan 统一黑白对比）
        ↓
④ 派生     Normal / AO / Curvature
⑤ 上色     Base Color（靠 Gradient Map + 遮罩）
⑥ 反射特性 Roughness / Metallic

1.3 第二概念：PBR 与贴图集（Texture Set）

PBR（Physically Based Rendering，基于物理的渲染）意味着渲染器用同一套物理规律处理所有材质。 这带来两个后果：（1）你的贴图必须写「物理量」而不是「看起来的颜色」； （2）乱填的数值会立刻表现为「假」。目前有两套主流工作流，你必须知道自己用哪一套。

还有一个你必须建立直觉的概念：粗糙度不是「亮度」，粗糙度是「故事」。 一张全图 0.5 的粗糙度看起来塑料感极强；而真实世界里，同一块地砖的上半部分被踩得发亮（低粗糙度）、 边缘积了灰（高粗糙度）、有一道划痕（变化）。粗糙度图上的变化，就是这张材质可信度的来源。

1.4 第三概念：节点思维（Node Thinking）

如果你做过 Photoshop，第一件要改的习惯是：把「图层」翻译成「节点与连线」。

由此得出 SD 最重要的思维方式：任何一处颜色或形状，背后都必须能追溯到「它是怎么被算出来的」。 当你发现某个地方不对，你不是去「擦掉重画」，而是去改上游的某一个节点或参数。 这就是为什么「图要干净」在 SD 里不是审美问题，而是能不能继续迭代的工程问题。

1.5 两种连接类型：一张图里的「线」

SD 里的连线是有类型（Type）的，连错会报错或者静默出问题。

1.6 SD 在 Substance 3D 生态里的位置

02界面与操作：把工具摸熟

这一章的目标是让你在 10 分钟内不假思索地完成：找到节点、连好线、看到结果、调整参数。 SD 的界面分区非常固定，只要记住「左边找节点、中间连线、右边调参、下面看结果」就够了。

2.1 六个区域

2.2 图视图里的四件基本操作

加节点

在图视图空白处按 空格 或 Tab 调出搜索框，输名字回车。也可以从左侧库直接拖进来。

连线

从一个节点的输出插座拖到另一个节点的输入插座。拖动时软件会高亮所有兼容输入。

移动 / 对齐

框选后拖动。选中多个节点时工具栏会出现对齐按钮（左对齐 / 顶端对齐 / 等距分布）——用它，不要手工摆。

预览某节点

单击节点，在右下 2D 视图中查看；或右键节点 → View Output。

2.3 插座的颜色与类型

SD 的插座（Socket）按数据类型着色，理解它就能避免 80% 的连线报错：

2.4 节点上的信息条

每个节点的下方会显示它的当前分辨率与位深，这是排查问题最快的手段：

1024x1024  L16      ← L = 灰度(Luminance)  C = 颜色(Color)
                      8 = 8 位整数  16 = 16 位整数  16F = 16 位浮点  32F = 32 位浮点

当你发现某张贴图「糊了」或者「有奇怪的色带」，正确做法是：从输出节点向上游逐级看标签， 找到第一个分辨率或位深不对的节点。这条排查法在本章练习里会用到。

2.5 第一次完整操作：把一张噪声送到输出

1. 新建一个 Substance 图：在资源管理器里右键 → New → Substance graph，模板选 Standard Material。
2. 图视图里按 空格，输入 perlin，回车。得到 Perlin Noise 节点。
3. 再按 空格，输入 output，回车。得到 Output 节点。
4. 把 Perlin Noise 的输出拖到 Output 的 Input。单击 Output 节点，在 2D 视图里看到黑白云。
5. 单击 Perlin Noise，在右侧属性面板把 Scale 从 4 调到 16，看 2D 视图的变化。
6. 单击 Output 节点，在属性面板找到 Usage（用法），把它设成 Height。
7. 切到 3D 视图，看这张灰度图真的变成了表面的起伏。

这七步包含了 SD 的全部基本循环：找节点 → 连线 → 看结果 → 调参数 → 确认用法。 后面所有章节都是在这个循环上叠加更多的节点。

2.6 3D 视图的用法

3D 视图不是「可有可无的预览」，它是唯一能判断材质好坏的窗口。用法要点：

• 默认是一个材质球（Material ball）。可以切换成平面（Plane）、圆柱、自定义网格。
• 必须转动光源方向多看几个角度。在顶光下看着完美的材质，侧光下可能一片死平。
• 必须同时检查正视与掠射（视线贴近表面）。掠射角下菲涅耳（Fresnel）反射会显著增强， 这是检验粗糙度是否合理的关键角度。
• 环境贴图（Environment）可以换成更接近目标场景的 HDRI。做室内木地板就用室内环境去验证。

2.7 界面规范：从第一天就像专业人士一样搭图

图会越长越大。到了 200 个节点以后，「能不能看懂自己两个月前做的图」就成了效率问题。 Adobe 官方的最佳实践（Graph Creation Etiquette）总结成一张清单：

03图（Graph）的解剖：节点、连线、输出与参数

这一章把第一章的「节点思维」落实成具体的结构。读完你应该能回答三个问题： 一张图由什么组成？输出节点决定什么？参数在哪里调、怎么变成别人能用的滑块？

3.1 一张图的完整结构

就四类东西：

节点 Node

一个操作。有输入插座、参数、输出。SD 里所有操作都是节点，没有「菜单命令」这种东西。

连线 Link

把上游的输出交给下游的输入。连线是有类型的（灰度 / 颜色 / 法线 / 材质），类型不匹配会报错。

输出 Output

特殊的节点，标记「这一路数据最终要成为哪张贴图」。一张图至少要有一个输出节点，否则无法发布。

参数 Parameter

节点的可调值。它可以从节点「发布」到图级别，成为最终 .sbsar 上用户能拖的滑块。

SD 官方把「每一处都记录它是怎么算出来的」称为图（Graph）的核心价值。这和图层（Layer）思维的最大区别是： 图层里你随手涂的一笔，三个月后你完全不知道当时为什么涂；而图里每一个像素都能追溯到某个参数。

3.2 图的类型（Graph Type）

SD 里所有「图」都是同一个类别的像素图（Pixel Graph，官方叫 Substance graph / 复合图）， 但通过类型属性（Type）告诉软件它是干什么用的：

3.3 输出节点（Output）与用法（Usage）

输出节点看起来只是一个「终点」，但它身上有一个决定命运的属性：Usage（用法）。 它有三重作用：

1. 告诉 3D 视图「这张图该往哪个着色器通道上贴」；
2. 告诉 Unity / Unreal 的官方插件「这张图该进哪个贴图槽」；
3. 决定导出时的文件名建议与色彩空间建议（贴图通道自动识别 sRGB / Linear）。

输出节点还有几个常用的属性：

3.4 基础参数（Base parameters）：每个节点都有

除了节点自己的参数，每个节点、每张图都共享一组「基础参数」。理解它们，你才能控制分辨率、位深与平铺：

分辨率继承（Inheritance）——这是全 SD 最重要的机制

三种继承方式：

• 绝对（Absolute）：不管别人多大，我就是这么大。发布 .sbsar 时绝对值会被「锁死」。
• 相对输入（Relative to input）：跟随我的主输入（Primary input）。这是节点的默认值。
• 相对父级（Relative to parent）：跟随我所在的图（或实例节点）。这是图的默认值。

相对值用 log₂ 表示，范围 −12 ~ +12，每一级就是 ×2 或 ÷2。举几个例子：

父级 1024×1024，节点相对值 (0, 0)        →  1024×1024
父级 1024×1024，节点相对值 (1, 1)        →  2048×2048   （像素数 ×4，开销也 ×4）
父级 1024×1024，节点相对值 (-1, -1)      →  512×512     （做低频噪声时非常值得）
父级 1024×1024，节点相对值 (1, -1)       →  2048×512    （非方形，做条带类图案）

位深怎么选

Adobe 官方的性能建议是「不需要 16 位时就用 8 位」。另外注意：SD 的 CPU 引擎（SSE2）并不真正支持 16 位颜色与 8 位灰度， 只有 GPU 引擎支持全部 8/16 × 灰度/彩色的组合；而 Unity / Unreal 的官方插件只跑 CPU 引擎。

3.5 参数、发布（Expose）与 .sbsar

参数有三个层次，这是 SD 从「一张图」变成「一个产品」的关键：

1. 节点参数：某个节点上的旋钮。只在这张图里有效。
2. 图参数（Graph Parameters）：从节点参数「发布」出来的。发布后，它就从节点上搬到了图级别， 外部（Painter、引擎、脚本）可以改它。
3. .sbsar 上的参数：发布成资产文件后，这些参数就是最终用户看到的 UI。

发布时可以设置：唯一标识符（不能有空格）、标签、分组（用 / 做子组）、描述/提示、 默认值、最小值、最大值、是否钳制（Clamp）、步进、以及「Visible If」条件显示。

3.6 .sbs 与 .sbsar

发布前的自检清单（Adobe 官方也强调）

• 所有分辨率设为相对父级（否则 .sbsar 失去动态分辨率能力）；
• 每个输出节点都填好了 Identifier / Label / Usage；
• 参数已命名、分组、设好范围与默认值；
• 图里没有断开的红线（错误连线）；
• Bitmap 节点的输出尺寸保持绝对，否则发布时位图会被压缩到 256×256；
• 纯工具用的辅助子图把 Exposed in SBSAR 设为 No，不要把内部图暴露给用户。

3.7 子图（Subgraph）与实例（Instance）

当你在图里发现「这一段我在别处也要用」，就把它做成子图：

1. 在资源管理器里新建一张图（比如叫 util_bevel），内部只有 Input 与 Output 节点；
2. 把要复用的那段逻辑在里面搭好，输入接到 Input 节点，结果接到 Output 节点；
3. 回到主图，把这张图从资源管理器拖进主图 —— 得到的就是它的实例节点（Instance node）。

实例节点的规则：

• 它有自己独立的一套参数值。同一个子图放三次，可以有三种砖行数——这正是复用的意义。
• 它也有自己独立的输出尺寸 / 位深 / 平铺设置。
• 颜色标签告诉你它的来源：深红=来自 .sbs（可以「打开引用」查看内部）， 绿色=来自 .sbsar（已编译，只能看到参数，看不到内部）。
• 想改内部逻辑？改一次子图，所有实例同步生效。但所有实例的参数值不会因此改变，这是好事。

04生成器（Generators）：从「无」造出形状与图案

生成器是一张图的源头。SD 官方把节点库里的生成类节点放在 Texture generators（纹理生成器）分类下， 并进一步分为 Noises（噪声）与 Patterns（图案）两大族。

4.1 噪声（Noise）：程序化纹理的地基

噪声不是「随便的随机」。真正的噪声有几个必须理解的属性：

频率 Scale

单位面积内的变化次数。数值越大 = 越细碎。这是最常调的参数。

倍频 / 八度 Octaves

把「高频细节」按振幅递减叠加到「低频大形」上的层数。层数越多细节越丰富，但也越贵。

粗糙度 / 增益 Gain / Roughness

每一层振幅的衰减速度。拿到 0.5 是自然衰减；偏大就变得粗糙扎手。

种子 Seed

换一个种子就换一张完全不同的随机图，但同一张图永远可复现。

可平铺 Tileable

高质量噪声默认是四方连续的（左右、上下能无缝拼接）。这是做材质的基本要求。

八度（Octaves）：为什么叠加比单一频率好

把同一张噪声从 1 个八度加到 7 个八度，你能清楚看到「细节层次」是怎么一层层长出来的：

4.2 图案（Patterns）：受控的形状

噪声给你「自然但不可控」，图案给你「可控但不自然」。真实材质永远是两者结合。

4.3 形状怎么变成「高度」

生成器输出的形状默认是「白=有、黑=无」的遮罩。把它直接接到高度输出是可以的， 但那样的高度只有两个值（纯黑与纯白），做出来的东西像纸片。要让形状变成实体，必须：

1. 限制取值范围：用 Histogram Scan 或 Levels 把白值从 1.0 压到 0.7~0.85， 留出「凸起」的空间；
2. 加倒角（Bevel）：用 Blur + Blend(Max) 在边缘做出斜面；
3. 把不同层级的高度用 Max 相加，而不是用 Add：Add 会把白值累加出现纯白峰值（Peaking）， Max（变亮）才是「谁高用谁」。这是最经典的初学者错误之一。

05滤镜（Filters）：改造已有的图

生成器造出原料，滤镜负责把原料变成能用的东西。SD 的滤镜在官方节点库里分成 调整（Adjustments）、混合（Blending）、模糊（Blurs）、通道（Channels）、 效果（Effects）、法线贴图（Normal Map）、平铺（Tiling）、变换（Transforms）八类。 本章只讲你每天都会用的那些。

5.1 模糊（Blur）：不只是「糊一下」

最实用的三个技巧

1. 提取细节：原图 减去 模糊后的原图 = 只有边缘和颗粒的「高频图」。 这个技巧用于单独控制细节的强度，做「磨损」「凸出」类效果。
2. 做倒角：原图 与 模糊后的原图 取 Max → 边缘出现斜面。倒角的大小就是模糊半径。
3. 用模糊代替缩小：需要「大形」时，先缩小分辨率（相对值 −2）再模糊，比在原尺寸上大半径模糊快得多。

5.2 调整（Adjustments）：把灰度「调对」

判断一张灰度图有没有「调对」，最快的办法是看它的直方图（Histogram）—— SD 的 2D 视图右侧就自带一个。一张健康的图，数值应该铺满整个区间；如果两个尖峰挤在中间， 那它一定「灰蒙蒙」。

5.3 变换（Transforms）与平铺（Tiling）

5.4 形变类效果（Effects）：让边缘「活」起来

完美的几何边缘看起来像塑料。真实世界的边缘是扭曲的、被侵蚀的、随手做出来的。 这三个节点是解决这个问题的核心：

5.5 通道（Channels）与法线类滤镜

Channel Shuffle

通道重组 / 合并。把一张图的 R 通道搬到另一张图的 G 通道， 或者把三个灰度图合成一张 RGB（做 ORM 打包时必用）。

Grayscale to Color

灰度转颜色（三通道同值），让灰度数据能进入颜色链路。

Normal

合并 / 调整法线。可以用它叠加额外的法线细节、调制法线强度。

Normal Blend

把两张法线图合并（等效于叠加两层凹凸）。

Height to Normal

最重要的一步：由高度图生成切线空间法线图。参数里的 Normal Format 就是 DirectX / OpenGL 的绿通道开关。

Edge Detect

边缘检测。从形状或高度图里提取出「边界线」，

06混合（Blend）：SD 里最重要的一个节点

Adobe 官方文档在 Blend 节点那一页的开头写着：「Blend 是所有原子节点里最有用的一个。」 这句话不是客套。你做的每一张材质里，绝大部分「叠细节、加污渍、做磨损、上颜色」的动作， 最终都落在 Blend 节点上。这一章要讲透它。

6.1 四个输入与四个参数

6.2 混合模式全表

下面是 Adobe 官方「Blending modes」页面记录的 12 种模式，按官方顺序列出：

6.3 用不透明度（Opacity）做「多一点 / 少一点」

这是最容易被忽略、但用途最广的一招：保持混合模式不变，只调不透明度， 就能把任何效果从「完全没有」连续调到「满强度」。这比换模式更可控。

6.4 遮罩（Mask）：混合的「局部化」

不使用遮罩的混合是全局的（整张图一起变）。一旦把一张灰度图接到 Opacity 输入， 混合就变成了「只在白的地方生效、黑的地方不生效、灰的地方按比例」。这就是遮罩。

6.5 三种「混合」节点的分工

07遮罩（Masking）：高级材质＝高级遮罩

这是全教程里最重要的一章。原因很简单：

在 SD 里，「我怎么把 A 叠到 B 上」几乎从来不是难点；难点永远是「我怎么精确地描述出 A 该出现在哪里」。 后者就是遮罩。你看到的每一个「高级材质」，拆开来看都是一堆非常讲究的遮罩。

7.1 遮罩是什么

遮罩就是一张灰度图，白（1.0）= 完全生效，黑（0.0）= 完全不生效，中间的灰 = 按比例生效。 它可以接到任何节点的遮罩输入，也可以接到 Blend 的 Opacity 输入。制作遮罩的手段只有那么几类， 本章把它们全部列清楚。

7.2 把「灰蒙蒙的噪声」变成「可用的遮罩」

原始噪声几乎不能直接用。它必须经过「阈值化 / 重映射」才能变成语义明确的遮罩。 核心工具就是 Histogram Scan（也常配合 Levels 与 Histogram Range）。

7.3 Curvature：边缘磨损的行业标准做法

物体最先被磨损的永远是凸出的边和角。SD 里找到凸边的方法就是 Curvature（曲率）： 它输出 0.5 表示平面，大于 0.5 是凸起，小于 0.5 是凹陷。

7.4 Flood Fill：给每个独立的块一个「身份」

当你的图里有多个互相独立的图案块（一排砖、一堆石子、一地落叶），你经常需要「每一块都不同」。 Flood Fill（连通区域填充）就是干这个的。它本身输出一张「随机灰度图」， 其中同一个连通区域内的像素拥有相同的值。

7.5 反相、组合与「遮罩的布尔运算」

遮罩之间也需要做逻辑运算，而且 SD 里没有布尔节点——你用 Blend 节点来当逻辑门：

7.6 组合遮罩：让效果「合理」的三个范例

1. 边缘磨损 = 凸边遮罩（Curvature > 0.5）× 位置遮罩（靠近外轮廓）× 随机噪声。 三个相乘，磨损才会既在边缘、又在部分区域、还是随机分布的。
2. 屋顶积雪 = 朝上遮罩（法线朝上，可用 World Space Normal 的 Z 或高度图的坡度） × 高度阈值（越高越容易积雪）× 噪声（让边缘不规则）。
3. 地面积水 = 低位遮罩（高度图 < 阈值）× 水平遮罩（坡度接近 0）× 噪声（水洼形状）。

08派生贴图：法线、AO、曲率是怎么算出来的

现在你已经能做出漂亮的高度图了。这一章讲怎么把它「翻译」成引擎需要的其它贴图， 以及每一步的物理含义。理解了原理，你才知道参数该往哪个方向调。

8.1 法线（Normal）：把高度「编码」成方向

法线贴图不存储高度，它存储的是每个像素上的表面朝向（一个单位向量）。 渲染器用这个朝向去计算光照，于是平面看起来就有了凹凸。

8.2 环境光遮蔽（Ambient Occlusion）：缝隙为什么变暗

AO 描述的是「这个点能看到多少天空」。凹缝里的点被周围挡住，接收到的环境光就少，因此变暗。 SD 用 Ambient Occlusion（或 HBAO / RTAO 版本）从高度图估算。

8.3 关于高度图的一个专业分歧

业界对「高度图该不该包含高频细节」有两种实践，你要理解各自的理由：

实践结论：做游戏资产时按 A 做，但要保证高度图仍然完整到能生成好的 AO 与法线。 真正的技巧是：故意把高度图的对比压到 0.05~0.9 而不是 0~1，给派生留空间。

8.4 排错清单：法线出问题时的检查顺序

09颜色与粗糙度：把灰度变成可信的材质

高度图做完了，形体就定了。这一章决定「它看起来是什么材料」。 核心工具只有一个：Gradient Map（渐变映射），配合你上一章做的遮罩来使用。

9.1 黑白铺色：Gradient Map 才是上色的主角

新手最常见的错误是「用画笔涂色」。在 SD 里正确的做法是：先用灰度表示「哪里是什么」， 再用 Gradient Map 把灰度区间映射成颜色。

灰度 0.0 ────────── 0.5 ────────── 1.0
        │              │              │
        ▼              ▼              ▼
     深棕灰          砖红           浅米黄
        └──────── Gradient Map ───────┘
                      ▼
                  基础色（彩色）

Gradient Map 的优势：它把你所有的灰度结构一次性翻译成颜色。 你调整一个渐变上的色标，整张贴图同步变化；你换一个渐变，同一张灰度图立刻变成完全不同的材质 （砖墙 → 石灰石 → 混凝土）。这也是做参数化色彩的基础。

9.2 金属度（Metallic）：它是一张遮罩，不是一个数值

金属度几乎永远只有两个值：0（绝缘体）或 1（裸金属）。 中间值是给「过渡状态」用的——比如油漆剥离露出底下的钢、生锈的铁、半金属矿石。

9.3 粗糙度（Roughness）：材质可信度的真正来源

一张全图都是 0.5 的粗糙度，会让最精致的模型看起来像塑料玩具。

粗糙度的设计原则是「每一次变化都要有物理原因」：

9.4 光照：为什么必须在多个角度检查

同一张材质在不同光照下可以有完全不同的表现，而你在 SD 里只对着一个光源调，很容易调出「见光死」。 养成这几个习惯：

• 至少换三个光源方向：正面偏上（默认）、侧向 90°、背面逆光。
• 一定要看掠射角：把相机压到几乎贴着表面。菲涅耳效应在掠射角最强， 粗糙度的错误在这个角度会暴露得最彻底（塑料感通常在这里现形）。
• 换环境贴图：做室内地板就用室内 HDRI；做户外岩石就用天空 HDRI。 环境越接近目标场景，你的判断越准。
• 换模型：球体只看到表面，圆柱能看到拉伸，平面能看到平铺。三种都看一遍。

9.6 常见材质的完整贴图集参考

下面三组是同一套流程做出来的不同材质，可以当作「做到什么程度算合格」的对照标准。 注意它们的粗糙度图——这是区分「像」与「不像」的关键一张。

9.5 上色的推荐顺序

先做粗糙度 → 再上基础色
  （Charlie Foreman 的建议：把基础色先设成黑色，这样反射的变化看得最清楚；
    粗糙度这关过了，再回头把基础色补上，并复用同一套遮罩）
      │
      ▼
① 底色铺陈     Gradient Map 把高度 → 基调色
② 区块差异     Flood Fill 随机色 × 低不透明度 → 每块石头/砖都不同
③ 脏迹与污渍   遮罩 × Grunge 噪声 → 角落、缝隙、下半部分
④ 局部材质替换 遮罩 → 露出底下的另一种材料（锈、木、金属）
⑤ 整体校正     HSL / Color Correction 统一色调
⑥ 保险丝       PBR Albedo Safe Color 限制到安全范围

10散布与排布（Scattering）：把「一个」变成「很多个」

到此为止你做的材质都是「规则排列」的。但真实世界是混乱的：卵石有大有小、 落叶有疏有密、地砖有歪有正、锈斑从不均匀。这一章讲 SD 里做「自然分布」的节点族。

10.1 从规则到自然：三种排布方式

10.2 Tile Sampler：SD 里最重要的散布节点

Tile Sampler 的思路是：你给它「一个图案」（可以是最多 6 个输入）， 它在 X/Y 方向排成阵列，但每个格子里的图案可以随机旋转、缩放、位移、翻转、变色调。 这就是「规律中带随机」的最佳平衡点。

10.3 Splatter 家族：更自由的分布

10.4 FX-Map：程序化排布的老牌工具

在 Tile Sampler 出现之前，SD 里做程序化排布靠的是 FX-Map。 理解它仍然有价值——它是 SD 里唯一真正「递归」的机制。

FX-Map 里可用的内置变量：$pos（当前图案的出生位置，原点在左上）、 $depth（层级）、$depthpow2、$number（第几个图案）。 注意 $number 只来自最近一个 Iterate 节点。

10.5 组合范例：一地的鹅卵石

1. 用 Shape 或 Shape Splatter 2 做一颗石头（带一点不规则的边缘）。
2. 接 Tile Sampler：X/Y Amount = 8，Size Random = 0.35，Rotation Random = 1， Position Random = 0.4，Mask Random = 0.15。
3. 用一张低频噪声接到 Tile Sampler 的 Mask 输入，让石头的分布「有疏有密」。
4. 用 Flood Fill to Random Grayscale 给每颗石头一个随机高度， 再用 Histogram Scan 让它们「有高有低」。
5. 用 Slope Blur 加一张噪声做侵蚀，让石头边缘被磨圆、缝隙里出现沙粒。
6. 上色：Gradient Map（石头色系）+ Flood Fill to Random Color（每块色调不同）。
7. 粗糙度：石头表面较粗糙，但被磨过的地方（Curvature 凸起）更光滑。

11参数化（Parametric）：把图变成可复用的材质生成器

到这里你已经能做出一张好看的材质了。但它的价值仍然是「一张图」。 这一章要做的是把它变成一台机器：别人拖几个滑块，就能得到几十种变体。

11.1 哪些东西应该被参数化

不是所有东西都值得做参数。判断标准是：「用户会不会想改它？」以及「改了之后材质是否仍然成立？」

11.2 怎么发布参数（Expose）

1. 单个发布：选中节点，在属性面板找到想发布的参数，点参数右侧的下拉菜单 → Expose as new graph input。此时该参数会出现在「图参数」面板，节点上也会多一个 $ 标记。
2. 批量发布：属性面板顶部的「多发布（Multi-expose）」按钮 → Batch expose parameters…， 可以一次勾选多个参数，并给它们批量命名（可加组前缀）。
3. 设好属性：标识符（Identifier，不唯一会有警告）、标签、分组（用 / 做子分组）、 描述、类型/编辑器、默认值、最小值、最大值、是否钳制、步进。
4. 预览：图参数面板的「Preview」模式可以模拟外部（.sbsar）里 UI 的样子与限制。 注意：预览里的改动不点 Apply 就不会保存。

11.3 在图里引用参数

简单的做法：在节点的参数框里直接输入 $参数名。

Tile Generator 的 Amount X 参数框里填：  $brick_rows
Blend 的不透明度里填：                   $dirt_amount
Color 类参数在 Gradient Map 里引用：      $tint

需要做运算时用函数图（Function graph）或 Value processor，用 Get 节点把参数取出来再算。

11.4 内置变量速查

11.5 随机与种子（Seed）

• Random Seed 是基础参数，所以它也会继承（相对父级 / 相对输入 / 绝对）。 节点上有骰子按钮可以快速换一个值。
• 噪声与图案节点有自己的种子参数。同一个种子永远给出同样的结果—— 这正是「可控的随机」，是做变体的基础。
• 在 FX-Map 的 Quadrant 节点上，Inherit Random 让该象限的种子继承自象限树的上一个节点。
• 发布时的注意：旧版有「随机种子暴露」设置，现在改为把图的随机种子属性设为 绝对（Absolute）即可阻止它在 .sbsar 里被暴露。
• 做「上万个变体」的标准做法：把一个 Integer 类型的 random_seed 参数发布出去， 接到各处噪声节点的种子输入上。

11.6 用 Switch 做「功能开关」

想让用户能「关掉破损」？不要用 Multiply 乘 0——那样前方的节点仍然会计算。用 Switch：

Boolean 参数 use_damage  ──► Switch 节点的 Selector
                                │
        A 路：原始高度图 ────────┤
        B 路：带破损的高度图 ────┘
                        ▼
                    输出（未选中的那一路完全不计算）

Blend 节点的 Switch 混合模式也能达到同样效果：Opacity = 0 时不计算前景， Opacity = 1 时不计算背景。节点库里还有一整套专门的 Switch / Multi Switch 节点（在 Filters → Blending 分类下）。

12进阶节点：函数图、Pixel Processor、FX-Map 与样条

当内置的滤镜与混合做不到你想要的效果时，你就要进入这一层。 重要提醒：这一章的内容在你的前 20 个材质里可能都用不到。 先把第 04~11 章练熟再来，顺序反了会很痛苦。但一旦需要，它们能解锁别人做不到的效果。

12.1 原子节点（Atomic nodes）——SD 的真正底层

节点库里的 200 多个节点，其实全都是由 28 个原子节点组合而成的。 原子节点是引擎内置的、不可再分的积木。理解这份名单，你就能看懂任何一张复杂的图：

另外还有一组纯粹的「整理工具」，它们不算节点（不参与计算），但对可读性极其重要：

Frame（框架）

把一段逻辑框起来并命名，可以上色。

Comment（注释）

贴在节点旁边说明「为什么这么做」。

Dot node / Portal（点节点）

连线的中继站，用来整理长连线。悬停连线时按 Alt+左键可直接插入。

Pin（导航图钉）

在图里放置可跳转的锚点，大图必备（F2）。

12.2 函数（Functions）与函数图：SD 里没有「代码」

一个非常重要的认知纠正：当前版本的 SD 里，函数不是用文本代码写的，而是用节点搭出来的。 Adobe 官方文档的原话是：「在 Designer 里，函数保持同样的节点化方式，而不是使用代码行。」

函数图里的主要节点族

函数节点库（预制函数）

除了原子函数节点，SD 还提供了一大批「预制函数节点」，按分类组织（这些才是实际用得最多的）：

12.3 Pixel Processor：逐像素运算

Adobe 称它为「功能最丰富的节点」。它的工作方式是：你为每一个像素写一段函数图， 函数返回什么，这个像素就是什么。输入图像通过 Sample color / Sample grayscale 采样。

Color mode

决定输出是灰度还是彩色。

Per pixel function

每个像素要计算的函数（Float 或 Float4）。

$pos

Pixel Processor 里特有的内置变量：当前像素的归一化位置（Float2）。 这是你实现「按坐标计算」的关键。

典型用途：手工实现坐标映射（极坐标、镜像、多格重复）、按 UV 生成数学图案、 自定义的通道运算、以及任何「输入一个坐标、输出一个值」的逻辑。

12.4 FX-Map：象限与递归

FX-Map 节点内部挂着一张特殊的图，结构是四叉树（Quad-Tree）， 官方描述它是一种「马尔可夫链（Markov Chain）」式的图。引擎会自上而下、再自左向右遍历整棵四叉树。

内部只有三种节点（加上定义区域图的 Parameter Set）：

FX-Map 专属变量：$pos（图案的出生位置，原点左上）、$depth（层级）、 $depthpow2、$number（第几个图案，从 0 开始，只来自最近一个 Iterate）。

12.5 样条与路径（Splines & Paths）

SD 的 Spline & paths tools 分类提供了在 2D 图里画曲线并沿曲线散布 / 映射的能力， 用于做藤蔓、链条、绳索、铁轨、拉链、缝线、刺绣这类「线性元素」。

12.6 什么时候你「真的」需要这些进阶节点

13性能与规范：让图能被别人接手

一张能跑但跑得很慢、或者只有你能看懂的图，在项目里等于不存在。 这一章讲两件事：怎么让它跑得快，怎么让它被人看懂。

13.1 缓存（Cache）与「为什么改了参数就卡」

SD 会为当前图里每一个已渲染的节点保留一张完整分辨率、未压缩的图像。这就是缓存。 理解了这一点，很多性能现象就能解释了：

• 改动某个节点，它以及它下游的所有节点都会被重算——因为上游变了。
• 所以把可调参数放在图的末端，是性能优化里回报最高的一件事。 同一个「污渍强度」，放在第一个节点上会让整张图重算，放在最后一步的 Blend 不透明度上几乎瞬时。
• 实例节点（Instance node）会为被引用图的所有内部节点生成缓存，算完输出后释放内部缓存，只保留输出。 这也是子图能省内存的原因。

13.2 分辨率：最有效的优化杠杆

分辨率的开销是面积级的：边长翻倍，像素数 ×4，计算时间大致也 ×4。 所以最重要的优化手段就是「在不影响结果的前提下，把中间节点的分辨率降下来」。

13.3 常见的性能杀手

13.4 找瓶颈的方法

1. 打开控制台 / 状态栏，查看每个节点的计算耗时标记。耗时异常的节点会有醒目的时间标签。
2. 按 Shift+D 临时禁用可疑节点（禁用后它会把主输入直接传下去）， 看总时间是否骤降——这是最快的定位方法。
3. 找到之后：优先降分辨率，其次简化逻辑，最后才考虑换节点。
4. 切换父级分辨率来测性能是不好的习惯（它会重算所有东西）。更好的做法是复制一份图专门用来压测。

13.5 图的可读性规范（Graph Creation Etiquette）

Adobe 官方有一页专门讲这个，核心是「让别人（以及三个月后的你）能看懂」。落地成清单：

14导出与交付：把材质交到引擎里

材质在 SD 里好看，不等于在引擎里好看。这一章讲从图到最终交付文件的完整链路， 以及那些「明明做对了却出问题」的坑。

14.1 两条路：导出位图 vs 发布 .sbsar

14.2 导出位图的完整设置

Destination

保存目录。

Format

文件格式，对所有输出统一生效。PNG 是无损首选；TGA 用于某些老管线； EXR 用于需要高位深/HDR 的场合。

Pattern（文件名模板）

可用占位符：$(graph)（图名）· $(identifier)（输出标识符）· $(description) · $(label) · $(user_data) · $(group) · $(colorspace)（仅在启用 OCIO / Adobe ACE 色彩管理时可用）。
推荐模板：$(graph)_$(identifier) → brick_wall_basecolor.png

Outputs

选择导出哪些输出（可按输出或按输出组勾选）。

Automatic Export

图变化时自动重导出。很吃性能，正式制作时建议关掉。

Batch / UV Tiles 选项卡

批量导出多个 UV 块（UDIM），并可覆盖导出分辨率。

14.3 发布 .sbsar 的完整流程与自检

1. 确认图已完整：至少一个输出节点、没有红色错误连线、没有未连接的必需输入。
2. 确认所有分辨率是相对父级（否则发布时会收到警告，且资产失去动态分辨率）。
3. 确认输出节点的 Identifier / Label / Usage / Color space 都设置正确。
4. 确认参数已命名、分组、设好范围与默认值。
5. 确认 Bitmap 节点的输出尺寸仍为绝对（见下方警告）。
6. 把纯内部使用的辅助图的 Exposed in SBSAR 设为 No，避免把内部图暴露给用户。
7. 在发布对话框里设置：文件路径、压缩（Archive compression）、 生成缺失的图标（Generate missing icons）（用 PBR Render 生成缩略图）、要暴露的图列表。
8. 发布后用 Substance 3D Player 或直接在 Painter 里打开，逐个拖动参数验证。

14.4 引擎导入：sRGB 与绿通道

Adobe 的 Unity 集成文档明确给出了这张表，并说明 Unity 集成会自动为 Substance 输出做正确的 sRGB 解释（也可手动覆盖）。Unreal 的对应设置请以官方 Unreal 集成文档为准。

法线的 DirectX / OpenGL

在 SD 里，Normal 节点与 PBR Render 节点都有 Normal Format 开关来切换。导出前想清楚交付给谁。

14.5 通道打包（Channel Packing）

实时渲染中常常要把几张灰度图打包进一张 RGB 贴图以节省显存。不同引擎习惯不同：

打包的做法：用 Channel Shuffle 或 RGBA Merge 节点把三张灰度图合并成一张 RGB， 然后把输出节点的 Usage / 命名按引擎要求设置。导出后再用 Channel Shuffle 反查也能验证。

14.6 交付清单（可以直接复制到你的项目规范里）

15综合项目：从参考图到可交付的「木桶（Barrel）」材质

这是毕业作业。它要求你把前面 14 章学到的一切串起来：灰度思维、频率层次、 Curvature 边缘老化、遮罩布尔运算、混合材质（木 + 铁）、参数化、优化与交付。

15.1 为什么选木桶

木桶是一个「教科书级」的综合题材，因为它同时包含：

• 方向性结构：竖直的木板拼接，木纹方向与板长方向一致（练各向异性）；
• 硬边结构：三道水平铁箍，与木板形成明确的材质分界；
• 两种材质的混合：木头与铁，需要同时驱动金属度、粗糙度、基础色（练混合材质）；
• 细节层：铆钉、木纤维、铁锈、铁箍边缘的磨损与磕碰（练 Curvature 与散布）；
• 参数化空间：木板数量、铁箍位置、锈蚀程度、使用痕迹（练参数化）。

15.2 分步拆解

第 1 步 · 收集参考与拆解

先找 5~10 张真实木桶的照片，横跨「崭新 / 使用过 / 废弃锈蚀」三种状态。 逐张写下四层描述（大形体 / 中细节 / 小细节 / 污渍），这是第 01 章练习的延续。

第 2 步 · 木板的形状（大形体）

Tile Generator（或 Tile Sampler）
  · X Amount = 8        → 8 块木板
  · Y Amount = 1        → 只有一排
  · 板间缝隙由 Histogram Scan 制造硬边
        │
        ▼
Flood Fill to Random Grayscale  → 每块板一个随机高度基准
        │
        ▼
Histogram Scan（加强对比）→ 每块板的高度略有差异（真实木桶的板不在同一平面上）

要点：木板的缝隙必须是竖直的细凹槽，不要做成均匀的网格。 用一点 Directional Warp 让板缝不是完全笔直。

第 3 步 · 木纹（中细节，各向异性）

方向性噪声（Stripes 或 Directional Noise）
        │
        ▼
Directional Warp（用一张低频 Perlin 驱动）→ 让纹理弯曲，像真实木纹
        │
        ▼
Non-Uniform Blur（沿木纹方向拉伸）→ 各向异性，这是「木头感」的关键
        │
        ▼
与木板形状 Blend（Overlay，低不透明度）

要点：木纹必须沿板长方向（这里是竖直方向）拉伸， 而且每块板的纹理应该不连续（因为每块板来自不同的木材）。后者用 Flood Fill 的随机偏移实现。

第 4 步 · 铁箍（大形体，第二种材质）

三条水平带。做法有几种，推荐：

Gradient Linear（竖直渐变）
        │
        ▼
三道「带」的遮罩 = 三个 Histogram Scan 相加（每道带的位置/宽度可参数化）
        │
        ▼
得到 iron_band 遮罩（0 = 无铁箍，1 = 铁箍）

要点：铁箍遮罩是本项目的「中枢遮罩」，它会同时驱动： 金属度（1 在带上）、高度（带上一块高台）、基础色（铁色 vs 木色）、粗糙度（铁的粗糙范围与木完全不同）。

第 5 步 · 铆钉（散布）

用 Tile Sampler 或 Splatter 沿每条铁箍均匀散布小圆点， 乘上 iron_band 遮罩（保证只在铁箍上出现），再加到高度图上。

第 6 步 · 铁锈（材质定义 + 遮罩组合）

锈蚀遮罩 = iron_band
          × 低频噪声（决定哪些区域锈得重）
          × (凸边遮罩 + 凹缝遮罩)   ← 锈从边缘和缝隙开始
          × 方向性遮罩（水流痕迹，从上往下）
          │
          ├─► 基础色：铁色 → 锈色（Gradient Map）
          ├─► 粗糙度：铁的低粗糙 → 锈的高粗糙
          └─► 金属度：锈会降低金属度（氧化层不是金属）

第 7 步 · 边缘磕碰（Curvature 磨损）

用第 07 章的标准做法：Curvature 提取凸边（铁箍的边缘、木板的棱角） × 噪声 → 从高度里减去 → 同时在基础色上露出更浅/更深的新材质。

第 8 步 · 木板的污渍与磨损

木板下半部分更容易脏（用 Gradient 做方向遮罩）× 噪声 → 让木板下方更暗、更粗糙、更「吸水」。上半部分则可能被手摸得发亮（低粗糙度）。

第 9 步 · 派生与上色

高度 → Height to Normal（16 位）· AO · Curvature。然后基础色用 Gradient Map 把「木板灰度」「铁箍灰度」「锈蚀灰度」分别映射到对应颜色，最后用 PBR Albedo Safe Color 保险。

第 10 步 · 参数化与交付

暴露参数：plank_count、band_count、rust_amount、 damage_amount、dirt_amount、random_seed。 按第 14 章的清单导出并发布。

15.3 做完木桶之后：另外六个练习题材

这套流程（形状 → 细节 → 破碎 → 材质定义 → 派生 → 上色）可以套用到几乎所有材质上。 下面五组是同一流程产出的其他题材，可以当作自选题，也可以当作对照参考—— 每张都标注了它训练的是哪一项能力。

15.4 评分标准（自评用的检查表）

15.5 做完之后：下一步怎么继续提高

1. 拆解官方示例图：帮助 → 示例图（Sample Substance graphs）里的 .sbs 是免费的、最高质量的学习材料。 不要只看结果，要逐段理解连线理由。
2. 做「材质研究（Material Study）」：每周挑一个真实材质，只做一小时，不求完美，求速度与手感。 这是 Eterea Studios 的「Designer Exercises」系列的核心思路。
3. 建立个人节点库：把反复用的逻辑做成子图，起统一前缀（如 u_）。 一年之后你会有一个别人没有的工具箱。
4. 练 Trim Sheet（修饰条带贴图）与 Tilable：这是生产中最被需要、也最能体现效率的技能。 Vincent Dérozier（育碧）的演讲「材质创作基础」专门强调过生产约束与 trim/tilable 的重要性。
5. 去社区里问：Adobe 官方论坛的 Substance 3D Designer 板块、Polycount 的 Substance Designer 主帖， 都是活跃且友好的地方。
6. 看别人的工作流，但不要只学一个人：不同作者的工作流差异很大，多看几个才能形成自己的判断。

16结语

这份教程的最后一句话，是本文档反复强调的同一个道理：

SD 里没有「画得好不好」，只有「描述得对不对」。
你做出的每一处效果，都应该能回答「它是什么形状、为什么会在这里、它的数值范围合理吗」。 当你能对自己的图连续回答这三个问题一百次，你就不再需要教程了——你只需要参考图。

祝你的材质库越来越大。