Blender 2.8/2.9/3.0+ 玻璃材质高级教程：从基础到逼真渲染全攻略132

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在三维渲染中，玻璃材质因其独特的透明、反射和折射特性，一直被视为最具挑战性也最能提升场景真实感的元素之一。无论是晶莹剔透的水晶杯，还是带有磨砂效果的浴室玻璃，亦或是波光粼粼的水面，逼真的玻璃效果都能为您的作品增添无限魅力。本篇教程将深入探讨如何在 Blender 2.8（及后续版本，如 2.9, 3.0+，核心原理和操作基本一致）中创建高质量的玻璃材质，涵盖从基础设置到高级技巧，帮助您全面掌握玻璃渲染的精髓。

第一章：前置准备与核心概念

在深入材质设置之前，我们需要做一些基础准备，并理解玻璃材质的一些核心物理概念。

1.1 Blender 版本与渲染器选择

本教程主要基于 Blender 2.8 及后续版本。Blender 自 2.8 版本引入了 Principled BSDF 材质节点，极大地简化了各类材质的创建，包括玻璃。

在渲染器方面，Blender 主要有两个内置渲染器：
Cycles（路径追踪渲染器）： Cycles 是一个物理精确的渲染器，能够提供最真实的玻璃效果，尤其擅长处理光线追踪、反射和折射。为了获得最佳的玻璃渲染效果，强烈推荐使用 Cycles。
Eevee（实时渲染器）： Eevee 是一款实时渲染器，速度极快，适合预览和快速动画。然而，Eevee 对玻璃的渲染是基于屏幕空间反射/折射（Screen Space Reflections/Refractions）的近似，其真实感和准确性不如 Cycles，尤其在处理复杂折射和透明度堆叠时会有明显限制。

建议： 学习玻璃材质，请以 Cycles 渲染器为主。Eevee 的相关设置我们也会在后面提及。

1.2 场景准备

一个好的玻璃渲染效果，离不开良好的场景设置：
模型： 准备一个立体的、具有厚度的物体（例如，一个水杯、花瓶、球体或立方体）。单薄的平面无法正确模拟玻璃的折射效果。
照明： 玻璃对光线极其敏感。使用 HDRi 环境贴图（推荐），结合一些 Area Light 或 Sun Light，可以提供丰富的光照和反射。
背景： 放置一些背景物体或背景板，以便观察玻璃的折射和反射效果。

1.3 玻璃材质的物理特性

理解以下几个关键物理特性，是创建真实玻璃的基础：
透射 (Transmission)： 指光线穿透物体的能力。对于完全透明的玻璃，透射率为 1。
折射 (Refraction)： 光线穿过不同介质时（如空气进入玻璃）改变方向的现象。这是玻璃看起来“扭曲”背景的关键。
折射率 (IOR - Index of Refraction)： 不同材料对光线折射程度的衡量标准。空气的 IOR 约为 1.0，水的 IOR 约为 1.33，普通玻璃的 IOR 约为 1.45-1.55，钻石的 IOR 约为 2.417。
反射 (Reflection)： 光线从物体表面弹开。玻璃表面在不同角度下都会有反射，特别是掠射角（grazing angle，即从侧面看时）反射更强。
粗糙度 (Roughness)： 影响反射和折射的清晰度。粗糙度为 0 会产生完美清晰的反射和折射（如镜面），而较高的粗糙度则会使表面模糊（如磨砂玻璃）。
吸收 (Absorption)： 光线穿过玻璃时，某些波长的光会被玻璃吸收，导致玻璃带上颜色。玻璃的厚度越大，吸收效果越明显。

第二章：使用 Principled BSDF 创建基础玻璃材质

Blender 的 Principled BSDF 节点是创建各种物理材质的通用解决方案，非常适合制作玻璃。

2.1 创建新材质

1. 选中您的 3D 模型。

2. 进入 Shader Editor（着色器编辑器）或 Material Properties（材质属性）面板。

3. 点击 New（新建）按钮，创建一个新的材质。默认会生成一个 Principled BSDF 节点。

2.2 核心参数设置

在 Principled BSDF 节点中，我们需要调整以下关键参数：

1. Transmission（透射）： 将其值设置为 1.0。这是使材质透明的关键。

2. Roughness（粗糙度）： 对于清晰的玻璃，将其值设置为 0.0（或接近 0.0 的极小值，如 0.01）。这将确保反射和折射是清晰锐利的。如果您想制作磨砂玻璃，可以适当提高 Roughness 的值。

3. IOR（折射率）： 这是玻璃折射效果的核心。对于普通窗户玻璃，建议将其设置为 1.45 - 1.55 之间的值。您可以根据需要调整此值以模拟不同类型的玻璃（例如，水：1.33，水晶：1.6-1.7，钻石：2.417）。

4. Base Color（基础颜色）： 对于无色玻璃，将其保持为白色（R:1, G:1, B:1）。如果要给玻璃添加淡淡的颜色，可以在此调整，但通常更推荐使用 Transmission Color 来控制透射光的颜色。

5. Transmission Color（透射颜色）： 这是一个非常重要的参数，它控制了光线穿过玻璃后呈现的颜色，并模拟了光线的吸收。如果您的玻璃有颜色（例如一个绿色的酒瓶），在此处设置绿色。玻璃越厚，这种颜色会越深。对于无色玻璃，保持为白色。

2.3 Cycles 特殊设置 (Light Paths)

在 Cycles 渲染器中，为了正确渲染玻璃，我们需要确保“光线路径”（Light Paths）设置足够高。默认设置通常足够，但如果遇到玻璃全黑或无法正确折射的问题，可以检查并调整：

1. 进入 Render Properties（渲染属性）选项卡。

2. 展开 Light Paths（光线路径）面板。

3. 确保 Transparency（透明度）和 Transmission（透射）的 Max Bounces（最大反弹次数）足够高（例如，每个至少设置到 8 或更高）。如果场景中有多层玻璃（如玻璃柜里的玻璃杯），这些值需要更高，以允许光线多次穿透。

4. Volume (体积): 如果使用体积吸收来模拟深色玻璃，Volume Bounces 也需要足够高。

第三章：提升真实感：高级技巧

3.1 玻璃的厚度：物理准确性的基石

这是最容易被忽视，却也最重要的一个点。物理上真实的玻璃必须有厚度。 一个单薄的面片（Plane）无法正确模拟光线的折射行为，因为光线需要两次穿过介质的表面：一次进入，一次离开。
正确做法： 使用“Solidify（实体化）”修改器或通过建模工具（如 Extrude）为您的玻璃对象添加厚度。例如，一个水杯应该有内外两个表面。
错误做法： 仅仅使用一个面片并赋予其玻璃材质。这在 Cycles 中不会产生正确的折射，在 Eevee 中也只能近似模拟。

3.2 IOR 折射率的精细调整

不同的透明材料有其独特的 IOR 值。准确的 IOR 是实现逼真折射的关键。
空气: 1.000
水: 1.333
冰: 1.309
玻璃 (普通): 1.45 - 1.55 (取决于类型，如钠钙玻璃约1.52)
水晶: 1.6 - 1.7 (高铅玻璃)
钻石: 2.417

您可以通过调整 Principled BSDF 节点的 IOR 值来模拟这些材料。

3.3 粗糙度与磨砂效果

除了完美的清晰玻璃，我们还可以通过调整 Roughness 来模拟其他类型的玻璃：
半透明玻璃： 将 Roughness 增加到 0.1-0.3 左右，可以模拟微磨砂或有轻微瑕疵的玻璃表面。
磨砂玻璃： 将 Roughness 增加到 0.4-0.8 左右，可以创建磨砂玻璃、毛玻璃或蚀刻玻璃的效果。

配合 Bump 贴图或 Normal 贴图，可以增加磨砂表面的细节和真实感。

3.4 颜色与吸收：更深层次的色彩表现

如前所述，Principled BSDF 的 Transmission Color 已经可以模拟玻璃的颜色和简单的吸收效果。但对于非常厚的玻璃或需要更精确控制吸收深度的情况，可以结合 Volume Absorption（体积吸收）节点：

1. 在 Shader Editor 中，添加一个 Volume Absorption 节点。

2. 将其 Color（颜色）设置为您希望玻璃吸收的颜色（例如，如果您想让玻璃显示蓝色，那么在此处设置为蓝色）。

3. 调整 Density（密度）来控制吸收的强度。密度越高，颜色越深。

4. 将 Volume Absorption 节点的 Volume 输出连接到 Material Output 节点的 Volume 输入。这会使玻璃在内部发生体积吸收。

注意： Volume Absorption 会增加渲染时间，并且在 Eevee 中需要额外的设置（启用 Volume Bounce）。对于大多数情况，Principled BSDF 的 Transmission Color 已经足够。

3.5 色散 (Chromatic Dispersion) - 高级特效

色散，又称光谱分离，是光线穿过棱镜或某些玻璃时，不同波长的光（即不同颜色）以略微不同的角度折射，从而分离成彩虹色谱的现象。它能极大地提升玻璃的真实感。

在 Blender 中实现色散通常需要更复杂的节点设置，例如分离 RGB 通道并对每个通道应用略微不同的 IOR，或者使用第三方插件。这不是 Principled BSDF 节点直接提供的功能，但可以通过以下方式实现（通常更适合有一定经验的用户）：

1. 使用 Mix Shader 节点，混合三个 Principled BSDF 节点，每个节点具有不同的 Base Color (红、绿、蓝) 和略微不同的 IOR (例如，Red: 1.50, Green: 1.52, Blue: 1.54)。

2. 或者，更先进的方法是使用自定义的节点组或第三方插件，如“Real Glass”或“Physical Starlight and Atmosphere”等，这些工具通常内置了色散选项。

提示： 色散效果虽好，但过度使用会使图像显得不真实或过于卡通。通常只在特写镜头或需要强调玻璃材质的场景中使用。

第四章：Eevee 渲染器下的玻璃

虽然 Cycles 是玻璃渲染的首选，但在 Eevee 中也能获得不错的实时效果，但需要一些额外的设置。

4.1 Eevee 材质设置

在 Principled BSDF 中设置 Transmission = 1.0 和适当的 IOR 后，您还需要在材质属性面板中进行 Eevee 特定的调整：
Blend Mode（混合模式）： 将其设置为 Alpha Hashed（Alpha 散列）或 Alpha Blend（Alpha 混合）。

Alpha Hashed： 通常是最佳选择，它以一种随机但有效的采样方式模拟透明度，能够更好地处理透明度堆叠，但可能会有噪点。
Alpha Blend： 适用于简单的透明物体，但处理多层透明时容易出现排序问题（“Z-fighting”）。
Alpha Clip： 不适用于玻璃，它只支持完全透明或完全不透明。


Show Backface（显示背面）： 如果您的模型是单面且带有厚度（例如使用 Solidify 修改器），请勾选此选项以确保双面都可见。对于实体模型，通常不需要。

4.2 Eevee 渲染设置

在 Render Properties（渲染属性）选项卡中，展开以下面板：
Screen Space Reflections（屏幕空间反射）： 务必勾选此项。
Refraction（折射）： 在 Screen Space Reflections 面板下，务必勾选 Refraction（折射）选项。您还可以调整 Refraction Depth（折射深度）来改善效果。

Eevee 的玻璃效果是基于屏幕空间的近似计算，这意味着它只能折射/反射当前在屏幕上可见的内容。对于屏幕外的物体，或穿透多层复杂玻璃的折射，效果会大打折扣。

第五章：常见问题与优化

5.1 玻璃渲染出来是全黑的

检查厚度： 确保您的玻璃模型有真实的厚度。
检查 Light Paths (Cycles)： 确保 Transmission 和 Transparency Bounces 足够高。
检查法线： 确保模型的法线（Normals）是正确的，没有反转（可以进入编辑模式，按 Shift+N 重新计算）。
检查灯光： 场景中是否有足够的光源？玻璃需要光线来反射和折射。
检查 Transmission： Principled BSDF 节点的 Transmission 是否设置为 1.0？

5.2 玻璃不透明或没有折射效果

Cycles： 检查 Transmission 是否为 1.0，IOR 是否大于 1.0。Light Paths 中的 bounces 是否足够。
Eevee： 确保材质的 Blend Mode 设置为 Alpha Hashed/Blend。Render Properties 中 Screen Space Reflections 及其子选项 Refraction 是否已启用。

5.3 玻璃渲染有噪点

Cycles： 提高 Render Samples（渲染采样）。
Cycles： 启用 Denoising（降噪），在 Render Properties -> Denoising 下选择 OpenImageDenoise 或 NLM。
Cycles： 调整 Light Paths 中的 Max Bounces，过低或过高的 bounces 都可能影响噪点。

5.4 渲染速度慢

降低 Samples： 在不影响质量的前提下，降低 Cycles 的 Render Samples。
使用 Denoising： 结合降噪可以大幅减少所需的采样数。
优化场景： 减少不必要的几何体、纹理或灯光。
简化材质： 如果不需要体积吸收或色散，就不要使用它们。

总结

制作逼真的玻璃材质是 Blender 学习过程中一个重要里程碑。通过本教程，您应该已经掌握了使用 Principled BSDF 节点创建基础玻璃，并了解了如何通过调整 IOR、粗糙度、厚度以及颜色来实现各种玻璃效果。同时，我们也讨论了 Cycles 和 Eevee 渲染器在处理玻璃时的差异与各自的设置要点，并提供了常见问题的解决方案。

请记住，实践是最好的老师。多加尝试不同的参数组合，观察它们对玻璃外观的影响。结合优秀的照明和环境设置，您的玻璃材质将能为场景增添无与伦比的真实感和艺术美感。祝您在 Blender 的创作之旅中玩得开心！```

2025-10-08

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