纹理烘焙的核心任务是把高精度模型的表面细节编码为二维图像，让低精度模型在引擎中实时运行时依然能表现丰富的视觉信息。高模往往拥有数百万甚至上千万面，能够承载雕刻细节和精细的光影变化，但无法直接用于游戏或交互场景。低模面数低、性能友好，却缺乏足够的几何细节。烘焙流程就是在这两者之间建立映射，将高模的表观特征转移到低模的贴图上。漫反射贴图、法线贴图和AO贴图是最基础也最重要的三类输出，它们各自解决不同维度的表现问题。
一、三类贴图分别承载什么信息
漫反射贴图通常用于描述模型的表面颜色。在传统渲染管线中，它往往还包含静态光照、阴影和部分反射信息，烘焙完成后直接贴到低模上即可获得较丰富的明暗效果。但在现代PBR工作流中，漫反射贴图的概念被BaseColor或Albedo贴图替代，强调只记录物体的固有色属性，不包含光影信息，因为实时光照系统会负责计算明暗与高光。若把光照烘入PBR管线的固有色贴图中，模型在动态光源下会出现双重光照或明暗不自然的问题。因此烘焙漫反射贴图前必须明确目标引擎的渲染方式。
法线贴图专门表现表面凹凸细节。它不改变模型的实际几何结构，而是通过改变着色时使用的法线方向来影响光照结果。法线贴图的RGB三个通道分别存储切线空间中的X、Y、Z分量，其中多数区域接近垂直表面，因此Z分量占主导，贴图整体呈现淡紫色。烘焙法线贴图时，软件会从低模表面发射射线，命中高模后计算交点处的法线向量，并将其转换到低模的切线空间存储。这样即使低模表面非常平滑，在光照下也能显示出高模表面的凹凸和复杂形状。
AO贴图记录环境光遮蔽关系，通常为灰度图。它的原理是向低模表面各点的半球方向发射大量采样射线，若射线在较短距离内被模型自身其他部分阻挡，则该点接收到的漫射光越少，像素越暗。AO贴图能增强模型缝隙、褶皱、接触面等区域的暗部层次，即使用户场景的实时全局光照不足，也能让模型呈现出更扎实的体积感。AO贴图可以和漫反射或粗糙度贴图合并到同一纹理的不同通道中，以节省采样资源。
二、烘焙前必须完成的准备工作
高模与低模的匹配是烘焙成功的前提。高模可以是ZBrush雕刻、扫描或细分后得到的复杂模型，低模则是最终进入引擎的简化网格。两者在整体轮廓上必须保持一致，尤其是大型转折和剪影边缘，否则包裹框和射线投射会出现明显错误。常见做法是先创建拓扑合理的低模，再通过细分与雕刻生成高模；或者先完成高模雕刻，再手动拓扑出低模。若低模与高模差异过大，烘焙软件会自动包裹却无法正确捕捉高模表面，贴图上会出现拉伸、错位或丢失细节。
UV展开质量直接影响最终贴图效果。低模的UV在烘焙目标区域内不能重叠，否则不同表面位置的像素会相互覆盖。接缝应尽量隐藏在相机难以观察的区域，例如模型背面、衣缝、材质分界处或结构转折处。每个UV岛之间要预留足够的边距，通常建议4到16像素，分辨率较低时可采用16或32像素，防止Mipmap采样时颜色渗出。对于使用镜像UV的模型，法线贴图需要特别处理切线方向，否则镜像区域的凹凸方向会相反，光照出现明显异常。
包裹框的作用是控制射线发射范围，确保只捕捉高模上属于当前低模表面附近的信息。包裹框过小会导致高模细节无法完全覆盖，过大会把远处或背面的几何体也烘焙进来，形成杂斑和漏光。多数工具支持根据低模自动生成包裹框，但自动结果在尖锐转角、密集结构或薄壁区域可能需要手动调整。烘焙前还应统一模型单位与坐标，应用全部变换，并把模型放置在世界原点附近，避免因浮点精度不足导致贴图抖动或接缝断裂。
三、不同工具中的烘焙流程对比
Substance Painter的烘焙功能集成度高，适合大部分游戏资产。导入低模后，在纹理集设置中点击烘焙贴图，即可选择BaseColor、法线、世界空间法线、AO、曲率、位置等多种输出。它支持按命名规则自动匹配高模，例如低模命名为model_low，高模命名为model_high。设置中需要关注最大正面距离和最大背面距离，通常取低模包围盒尺寸的十分之一作为初始值，再根据结果微调。抗锯齿建议设置为4x或8x，尤其在贴图分辨率较低时能明显减少边缘锯齿。
Marmoset Toolbag以烘焙速度和实时预览见长。它允许在3D视图中直接显示包裹框和可能的烘焙误差，适合复杂模型的手动修正。其烘焙项目可以同时输出多张贴图，并针对不同贴图类型设置独立分辨率。使用时先导入低模，再添加高模到烘焙项目，设置采样质量、贴图类型和输出路径。Toolbag对法线贴图的细节保留较好，常被用于游戏和影视资产的最终烘焙与验证。
Blender作为免费方案，同样能够完成三类贴图的烘焙。以Cycles渲染器为例，需要将高模和低模放置在同一场景，为低模创建一张目标纹理，并在材质节点中加入图像纹理节点并选中该纹理。然后在渲染属性中选择Cycles，展开烘焙面板，设置烘焙类型为漫射、法向或环境光遮蔽，调整射线距离和边距，最后执行烘焙。对于法线贴图，需要统一切线空间设置，并确保物体变换一致。下面是一个Blender Python脚本示例，可在脚本编辑器中运行，自动设置AO贴图烘焙并保存结果。
import bpy
# 假设场景中对象名称分别为 HighPoly 和 LowPoly
high = bpy.data.objects["HighPoly"]
low = bpy.data.objects["LowPoly"]
# 确保低模是活动对象
bpy.context.view_layer.objects.active = low
low.select_set(True)
high.select_set(True)
# 创建用于烘焙的目标图像
image = bpy.data.images.new("BakedAO", width=2048, height=2048)
# 为低模材质创建图像纹理节点
mat = low.data.materials[0]
mat.use_nodes = True
nodes = mat.node_tree.nodes
image_node = nodes.new(type='ShaderNodeTexImage')
image_node.image = image
image_node.select = True
nodes.active = image_node
# 切换到Cycles并设置烘焙参数
bpy.context.scene.render.engine = 'CYCLES'
bpy.context.scene.cycles.bake_type = 'AO'
bpy.context.scene.render.bake_margin = 8
bpy.context.scene.cycles.use_adaptive_sampling = False
# 执行烘焙
bpy.ops.object.bake(type='AO')
image.save_render(filepath="C:/BakeOutput/BakedAO.png")
四、烘焙参数优化与常见问题排查
漏光与黑边是最常见的问题。漏光通常出现在包裹框设置不合理或UV边距不足时，高模背面信息被错误投射到低模正面，形成不应有的阴影或暗斑。增加最大背面距离并启用工具中的背面排除选项可以减少漏光，但距离过大会导致较薄结构出现穿透伪影。黑边多数源于UV岛边缘没有足够的填充像素，背景色或相邻UV区域的信息被采样进边距。改善方式包括在软件中开启扩张像素功能，或提高UV边距至16甚至32像素，并在后期处理中对贴图边缘进行延伸。
法线贴图出现色块或方向错误，往往与切线空间不一致有关。引擎、烘焙工具和着色器中计算切线的方式如果不统一，会产生光照方向异常。应对方法是在导出和导入时统一使用MikkTSpace切线规范，这是当前游戏引擎普遍采用的标准。Blender、Substance Painter和主流引擎均支持MikkTSpace，勾选后可以显著减少法线偏移。如果在Marmoset Toolbag中查看正常而在引擎中出错，应优先检查模型的切线导入设置和法线贴图的Y轴方向是否翻转。
不同平台的贴图分辨率需要提前规划。移动端为了控制显存与带宽，通常使用1024或512分辨率；PC端可使用2048；影视特写镜头偶尔使用4096。AO贴图变化频率较低，可以适当降低分辨率或合并到金属度、粗糙度贴图的通道中。法线贴图对分辨率最敏感，建议与BaseColor保持相同或更高一档。烘焙完成后，应在目标引擎中使用实际光照环境进行最终验证，避免工具预览与实机表现出现较大偏差。只有经过完整流程验证，烘焙贴图才能在性能与画面效果之间取得稳定平衡。