Lekce 10 - Úvod k materiálům v Blenderu

V předchozím kvízu, Kvíz - Tvorba věže a nástroj Snap v programu Blender, jsme si ověřili nabyté zkušenosti z předchozích lekcí.

V dnešním tutoriálu základů Blenderu se podíváme na materiály a na to, jak vytvořit alespoň v základu nějaký realisticky vypadající povrch modelu.

Úvod do textur v Blenderu

Textura je obrázek, který vytváříme nebo vkládáme na objekt. Máme dva způsoby, jak můžeme na objekt texturu vložit. Jedním ze způsobů je na náš objekt vložit texturu jako obrázek. Tyto textury se nazývají PBR neboli Physically Based Rendering. Probíráme je v kurzu Animací v lekci PBR textury v Blenderu. Druhý způsob je vytváření textur pomocí shaderů nebo také nodů. Těmto texturám se jinak říká procedurální textury.

Pojem shader a nod je to samé. Hlavní rozdíl je ten, že shader používá renderovací engine Cycles.

Render engine

Ačkoliv můžeme vymyslet sebedokonalejší texturu, je celá snaha marná, pokud nemáme dobré nástroje, jak ji vykreslit. Blender má v dnešní době dva základní vestavěné renderovací stroje:

• Cycles - pomalejší a vyžaduje velké množství výpočetních zdrojů. Přes to všechno má však překvapivě výborné výsledky.
• Eevee - poměrně rychlé a nenáročné, ale výsledek tomu odpovídá.

V předchozích lekcích bylo řečeno, že Eevee je trochu nepřesné. Na obrázku dole jsou dva totožné objekty s naprosto stejnými materiály. Zde si těch nepřesností již můžeme všimnout:

Pokud budeme chtít nějaký náhled animace, která má mnoho snímků a zajímá nás, zda v ní nejsou animační chyby a nedostatky nebo zda je dobrá kamera, použijeme Eevee. Když chceme náhled jednoho snímku a ověřit si, jestli máme dobrý materiál nebo osvětlení použijeme Cycles.

K Blenderu lze připojit jiné vykreslovací nástroje třetích stran, jako je třeba POVRay nebo YaFaRay. Ten druhý stojí za vyzkoušení, třeba pro architekturu je více než dobrý. Ovšem každý z těchto enginů má i jiné postupy tvorby materiálů. My se budeme věnovat výhradně těm vestavěným.

Editor Shading

Tento editor nám slouží k tvorbě a nastavení textur. Najdeme ho v horní liště pod názvem Shading. Pojďme si ukázat rozhraní tohoto editoru:

Najdeme zde tato nastavení:

• Soubory - V této části vidíme naše soubory, které máme v PC. Zde si většinou hledáme PBR textury.
• Náhled obrázků - Tady si zobrazujeme vložené obrázky a textury v Blenderu.
• Náhled textur - Zde vidíme náhled, jak naše textura nebo textury vypadají na objektu. Tento režim pohledu je Material Preview.
• Editor Nodů - V této části vytváříme a upravujeme nody.
• Seznam textur - Zde se nachází seznam textur, které máme vložené na objektu.

Celkový seznam textur najdeme v editoru nodů. Klikneme na ikonku kruhu s šachovnicí vedle názvu textury:

Node Editor

Přesuneme se do editoru nodů (neboli Node Editor). Jako dva základní nody zde máme Principled BSDF a Material Output. Pojďme si ukázat jejich nastavení a to, k čemu jsou:

Textury vkládáme v menu Add, které otevřeme pomocí Shift + A. Pojďme se podívat na nody, které budeme používat vždy nebo většinu času při tvorbě textur.

Material Output

Tento nod slouží k zobrazení vytvořené podoby textury na objektu:

Vstupy nodu Material Output

Vstupy nodu Material Output máme:

• Surface - Zobrazí texturu na povrchu objektu.
• Volume - Slouží k vytvoření jiných efektů, které se nedají vytvořit s normálními objekty. Například, když tvoříme mlhu.
• Displacement - Používá se k vytvoření nerovností pomocí textur nebo s přímou kombinací s modifikátorem Displace, o něm najdeme více v lekci Modifikátory Displace a Build v Blenderu.

Principled BSDF

Začneme nastavením Principled BSDF. Tento nod má v sobě více vrstev nastavení a můžeme díky tomu vytvářet různé materiály:

Vlastnosti nodu Principled BSDF

Nyní si rozebereme jednotlivá nastavení Principled BSDF:

• Base Color - Nastavuje základní barvy.
• Metallic - Nastavuje kovové materiály. Hodnota 1 poskytuje plně zrcadlový odraz nastavené barvy.
• Roughness - Nastavuje "hrubost" materiálu. Čím je hodnota vyšší, tím méně odrazí světla. Při hodnotě 0 se materiál podobá zrcadlu.
• IOR - Nastavuje index lomu neboli IOR (Index of refraction). Hodnoty materiálů najdeme v IOR listu. Ty jsou běžně vyhledatelné na internetu.
• Alpha - Nastavuje viditelnosti objektu. Pokud je hodnota 0, objekt není vidět.
• Normal - Řídí normály základních vrstev.

Následující vrstvy mají společné nastavení Weight, kterým nastavujeme účinnost vrstvy na textuře.

Subsurface

Podpovrchový rozptyl se používá k vykreslování materiálů, jako je kůže, mléko a vosk. Světlo se rozptyluje pod povrch a vytváří měkký vzhled.

Podívejme se na jeho nastavení:

• Radius - Nastavuje průměrnou vzdálenost, kterou světlo rozptyluje pod povrchem.
• Scale - Nastavení aplikování Radius.
• Anisotropic (pouze v Cycles) - Je směr rozptylu objemu v podpovrchovém prostředí.

Metody

• Christensen-Burley / Random Walk - Christensen-Burley poskytuje méně rozmazané výsledky než Random walk. Random walk tedy poskytuje nejpřesnější výsledky pro tenké a zakřivené objekty, ale za cenu zvýšeného času při renderování.
• Random Walk Skin - Metoda určená pro renderování kůže.

Specular

Nastavení odrazivosti světla na kovovém nebo zrcadlovém materiálu. Nastavujeme za pomoci:

• IOR - Nastavení zvýšení nebo snížení zrcadlové vrstvy.
• Tint - Nastavení barvy pro skleněný nebo kovový povrch.
• Anisotropic (pouze v Cycles) - Řídí poměr stran zrcadlového světla.
• Anisotropic Rotation (pouze v Cycles) - Otočí směr Anisotropic

Metody

Máme k dispozici tyto metody:

• GGX / Multiscatter GGX - GGX je rychlejší než Multiscatter GGX, ale je méně fyzicky přesný. Výběr tohoto nastavení zpřístupní Transmission Roughness. Multiscatter GGX zase bere víc v úvahu rozptyl událostí mezi microfacets. To zesvětlí místa, která by byla nadměrně tmavá.
• Sheen - Nastavuje vzhled převážně pro látku.
• Sheen Tint - Určuje velikost odstínů směrem k základní barvě.
• Clearcoat - Tvoří zrcadlový efekt, který je užitečný pro materiály, jako je lak na auto.
• Clearcoat Roughness - Nastavuje drsnost Clearcoat.

Transmission

Nastavuje průhlednost. Při hodnotě 0 je objekt neprůhledný, při hodnotě 1 je průhledný jako sklo.

Coat

Nastavení slouží k tvorbě materiálu laku auta.

Sheen

Používá se k tvorbě materiálu látky.

Emission

Používá se pro výstup světla z materiálů.

Další BSDF nody

Základní uzly jsou Bidirectional Scattering Distribution Function, zkráceně BSDF. V překladu jde o funkce obousměrného rozptylu.

Diffuse BSDF

Diffuse BSDF nastavuje matnost povrchu a používá k tomu Lambertovou a Oren–Nayar odrazivost:

• Lambertova odrazivost - se používá pro ideální matný povrch. Jasnost by měla být stejná ze všech úhlů.
• Oren–Nayar odrazivost - se používá pro řadu reálných povrchů jako například beton, omítka, písek:

Glass BSDF

Tento shader umožňuje vytvářet průhledné materiály o a převážně se používá na vytváření textury skla:

Glossy BSDF

Tento Shader nastavuje odrazivost povrchu. Výborně se hodí pro zrcadla, kovové materiály nebo lakované povrchy:

Refraction BSDF

Tohle by se dalo zařadit k předchozímu shaderu, ale na rozdíl od něj je určen nikoliv pro materiály, které jsou zcela neprůhledné, ale spíše pro takové, co mají částečnou průhlednost. Třeba již výše jmenovaný lakovaný povrch, nebo dřevěný stůl se skleněnou deskou a jiné podobné objekty mající ostré rozhraní:

Anisotropic BSDF

Velmi zajímavá funkce, která přidává odrazivost přímo do drsnosti materiálu a která je založena na UV mapování. Vytváří zajímavé odlesky, třeba jako na nahraném CD:

Emission

Tenhle shader zajišťuje, že objekt svítí. Budeme jej využívat na různé světelné zdroje, písmena a na monitory obrazovky. Prostě na vše, co svítí a není to hlavní zdroj světla jako je reflektor, lampa, slunce atd.:

Subsurface Scattering

Výborná věc, která se nazývá podpovrchový rozptyl. Co to znamená? Vzali jste si někdy silnější zdroj světla a prosvítili si jím ruku?

Zjistili jsme, že po okrajích kůže se světlo zajímavě rozptyluje. Právě k tomu je tento shader určený:

Většina použitých obrázků pochází z referenční dokumentace blenderu.

V příští lekci, Tvorba materiálů v Blenderu v praxi, si vyzkoušíme tvorbu jednoduchých textur a ukážeme si, jak je mezi sebou mixovat.