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Créer un matériau "or"


Le but de ce tutoriel est de créer un matériau "or" qu'on voit sur les vieux bijoux présentant un certain aspect usé. On ne veut pas de cet or brillant, au look généralement propre que l'on trouve sur les bijoux modernes. Ma scène pour cette recherche utilise un bracelet large très simple avec 3 surfaces lumineuses pour éclairer la scène.

Gold final 2.jpg

Remarques avant de commencer:

  • Il est important lors de l'élaboration d'un matériau, que vous utilisiez un objet 3D qui ressemble à l'objet final pour la prévisualisation. L'utilisation d'une simple sphère ou d'un avion conduira très certainement à des heures de mise au point plus longues.
  • L'éclairage ne doit pas être trop simple également. En utilisant un éclairage ponctuel ou une seule surface lumineuse, ça ne suffira pas pour la plupart des matériaux qui présentent de telles réflexions.


Contents


Matériau de base

L'idée immédiate est bien sûr d'utiliser le matériau Métal de LuxRender avec le pré-réglage "or" interne. Si nous l'utilisons, nous obtenons l'image suivante:

Metal gold.png

En dehors du manque de rugosité, il n'y a pas de paramètres pour améliorer la couleur de la texture réelle. Le matériau métallique donne un résultat très lointain de notre objectif prévu. Cependant la rugosité est tout à fait correcte.

Il nous reste le choix du matériau Métal Brillant comme base. Ce matériau possède deux canaux: la réflexion et la spécularité, tous les deux entièrement configurables avec des textures. Il nous permet assigner une couleur jaune rapidement aux deux canaux, de régler la rugosité = 25 et de voir ce que nous obtenons:

Shiny yellow reflection.png

Mais ce n'est pas vraiment ce que nous visons. Son brillant est trop fort (comme le nom de la matière le suggère bien sûr). Ce que nous avons ici est en effet un matériau "composite". La réflexion aussi bien que la spécularité sont une réflexion de la lumière, avec pour la spécularité l'avantage d'un paramètre supplémentaire de rugosité. Voyons un gros plan avec ce rendu suivant:

Shiny yellow reflection detail.png

Nous pouvons utiliser ensemble les résultats de la spécularité et la réflexion avec un matériau "Rugueux" qui pourrait être recouvert d'une substance brillante. Le canal de réflexion est toujours parfaitement lisse. Aussi longtemps que nous l'utiliserons, nous nous retrouverons toujours avec une surface lisse et brillante. La solution consiste à désactiver la réflexion en la mettant égale à 0. Grâce à la valeur de rugosité, nous aurons tout le contrôle dont nous avons besoin pour produire ce matériau.

Voir ci-dessous le même matériau "Métal brillant" avec la réflexion désactivée et avec l'aide de 3 options de rugosité.

Shiny yellow specular series.jpg
Exp:25 Exp:500 Exp:30000

Pour être honnête, je n'imagine pas de situation où je pourrais utiliser la nature composée de ce "Métal brillant", car il entrera certainement en collision avec la configuration de matériaux que j'ai à l'esprit. Mais qui sait ce que le temps apportera ...



Couleur de base

Maintenant que la question de la réflexion est résolu, nous devons nous concentrer sur la couleur de base de notre or. Ça semble banal, mais je vais devoir passer un certain temps sur ce sujet.

L'approche la plus simple est bien sûr d'affecter directement une couleur au canal de "spécularité". Pour ce projet, je n'utiliserais pas cette approche, mais je vais plutôt me concentrer sur la texture "Gaussienne". Donc, il est bon de regarder ce qu'est vraiment cette texture "Gaussienne".

La texture "Gaussienne" possède les paramètres suivants:

Gaussian.jpg

Vous disposez d'un curseur pour la "longueur d'onde", qui est idéalement placée sous une image du spectre, de telle sorte que vous n'avez pas à deviner quelle est la longueur d'onde d'une couleur. L'ensemble du spectre visible est disponible.

Cette texture produit une distribution des longueur d'ondes selon une courbe de "Gauss" en cloche, le maximum étant la longueur d'onde sélectionnée. Le paramètre "Largeur" règle la déviation standard de la courbe en cloche, donc dans les faits indique à LuxRender combien de longueurs d'onde à gauche et à droite du maximum peuvent être utilisées. Ça parait très théorique, donc le mieux est le visualiser:

Simple gaussian.jpg
Largeur=20 Largeur=35 Largeur=55 Largeur=150

Cette série d'images a été faite avec une variation de la texture "Gaussienne" réglée sur une longueur d'onde fixe de 586 nm, ce qui est une teinte orange. Avec une "Largeur" égale à 20, la teinte orange est bien visible. Plus la "Largeur" augmente, plus la couleur des réflets change: il sera dabord jaunâtre ensuite légèrement vert et à la fin presque blanc. Plus la "Largeur" augmentera, plus les fréquences du spectre visible seront réfléchies. Avec une Largeur="150", nous couvrons un pourcentage très élevé du spectre visible, jusqu'à presque la couleur blanche.

Les largeurs entre 35 et 55 seront les plus intéressantes. Vers la droite de notre longueur d'onde principale, seulement les teintes rouges seront disponibles, alors que vers la gauche, il y aura du jaune et du vert dans le voisinage immédiat. L'augmentation de la largeur à partir de 20 ajoutera plus de différences dans les teintes de gauche alors qu'il le faut à droite. Du jaune et du vert dans ce cas et par conséquent, nous constaterons le passage de l'orange vers jaune/vert.

Je tiens à utiliser la texture "Gaussienne" parce que je crois que ça donne un style plus riche au rendu final (mais mon goût n'est pas forcément le goût de tous :)).

Ce qui manque à la texture "Gaussienne" par rapport à une valeur constante de couleur, c'est un paramètre de "saturation" de la couleur. Vous avez le curseur de la puissance, mais elle agit uniquement comme un "Gain" et pas du tout sur la "Saturation". Pour obtenir cela, nous devons le construire et grâce à LuxRender, ce n'est pas trop difficile.

Nous utiliserons le mode "Mix" pour le mélange des textures. Voici les réglages du panneaux:

Gaussian mix.png


On mélange une couleur "Constante" blanche avec la texture "Gaussienne" et on utilise le paramètre "Quantité" du mixage (en mode "Constant" lui aussi, c.a.d. une courbe inclinée constante) entre ces deux textures. Jetons un œil sur une série de rendus avec différentes valeurs "Quantité" (1.0 équivaut à 100% de text1 donc 0% de text2):

Gaussian mix series.jpg
Quantité=1.0 Quantité=0.85 Quantité=0.6 Quantité=0.4

Les résultats sont tout à fait acceptables. En particulier le rendu avec un mixage de 0,85 semble très prometteur pour notre matériau "or".

Note secondaire:

  • Le "mixage" pour les textures fonctionne exactement à l'envers du mélange des matériaux. Une valeur de 1 de mixage va utiliser 100% de la texture #2 pendant le mixage des textures, mais utilisera 100% du matériau #1 dans le cas d'un mélange de matériaux. Cela sera résolu dans les prochaines versions (peut-être même dans la version 0,6final), mais pour le moment, ça peut donner des maux de tête.

Pour la couleur de base de l'or, j'ai choisi la longueur d'onde de 586 nm et une quantité de 86% ce qui donne le point de départ suivant:

Gold start.png



Reliefs

Ce matériau "or" est parfaitement lisse, dans le style "CG" si reconnaissable. Nous avons besoin d'un peu de relief pour contrer ce look trop parfait, en lui donnant un style "fait main".

Quelques conseils de prudence avant de commencer:
J'ai remarqué dans mes projets que l'aspect d'un matériau, quand il utilise une carte de relief subtile, n'est seulement visibles qu'avec un taux de S/px assez élevé. Le rendu ci-dessus a été volontairement fait à 2000 S/px pour montrer la surface très lisse. Le bruit introduit par un taux d'échantillons bas tend à faire croire à une "carte de relief"(bump) avec du bruit alors qu'ensuite avec un échantillonnage élevé, ce bruit disparaît. Donc, pour obtenir la bonne texture de relief, vous devez faire un rendu avec un taux de S/px très élevés pour être sûr du bon réglage.

Une technique très connu pour obtenir le style "martelé" est d'utiliser une texture "Voronoi". Donc commençons avec elle:

Bump voronoi.png

Pas si mal, mais encore trop régulier. Pour contrer ça, j'utilise la texture "Bruit" déformée et je déforme la texture "Voronoi" avec une texture "Perlin" améliorée, j'ajuste la quantité de relief et j'obtient le rendu suivant:

Bump distorted.png

Ensuite je donnerais une direction spécifique au relief et je finis avec ces réglages et ce résultat:

Bump distorted stretched c.jpg

Encore un mot d'avertissement:

  • Je me sers ici d'une transformation non-uniforme pour étirer la texture le long de l'axe des x. Mais l'axe des x concerné est l'axe des x du monde. Si vous copiez l'objet, que vous le faite pivoter et lui attribuer le même matériau, vous obtiendrez un étirement toujours sur le même axe x du monde, ce qui peut faire bizarre sur l'objet. Tant qu'il n'y a pas de système de coordonnées "objet" pour les transformations de texture, toutes ces transformations devront être effectuées très soigneusement et ne pourront parfois pas être fait du tout. Inutile de dire, que ça disqualifie son utilisation pour les animations...

Le matériau semble beaucoup mieux maintenant, moins lisse, mais regardons de plus près:

Bump distorted stretched closeup.png

Encore une fois, bien que nous ayons une carte de relief (bump), nous avons trop nettoyer un œil. Dans le monde réel, le bruit, la saleté et les bosses ont tendance à avoir un caractère "fractal". Plus vous regardez de près, plus vous verrez de motifs semblables se répéter. c'est ici que vous devez réfléchir à comment ce matériau sera affiché. Est-il en basse résolution ou encore vu de loin, vous pourrez vous en sortir avec le réglage que nous avons maintenant. Mais si le rendu est à des résolutions plus élevées ou que la matière prend un certain surface du rendu, il est bon de passer plus de temps sur la carte de relief (bump).

Je penche pour une approche simple et vise à ajouter quelques bruits de petite taille. Mais avant de les ajouter réellement, nous concevons le bruit seul pour mieux voir son apparence.

Je trouve que la texture "Musgrave" de Blender est assez souple pour la création de bruit. Commençons par la texture de bruit elle-même:

Bump small noise setup.jpg

Les options importantes (en plus de celles de "Musgrave") sont le contraste et les curseurs tex1/tex2. Le contraste vous permet de contrôler l'amplitude de votre carte de relief tandis que les curseurs tex1/tex2 définissent les limites entre lesquelles les valeurs de votre relief varient. Vous pouvez également régler l'amplitude avec le curseur tex1/tex2 mais je préfère cette façon de l'employer, d'autant plus que ces options sont très utiles quand on combine des textures.

Maintenant que le relief du "bruit unique" est définie, combinons-le avec la texture "Voronoi" précédemment développé. L'approche la plus simple pour cela est de mélanger ces deux textures. Ce faisant, nous obtenons ce qui suit:

Bump combined setup.jpg

Les deux textures sont maintenant mélangées d'un ratio de 1 : 1 (50% chacune), le petit bruit est encore trop grand. Ce qui me dérange, c'est que le petit bruit est réparti uniformément sur la texture "Voronoi".

Ce qui serait probablement plus crédible, ce serait que les zônes les plus élevées de la texture "Voronoi" soient plus lisse que les zônes moins élevées. Ces crêtes plus élevées devraient refléter plus la lumière d'environnement donc présenter un look plus polie.

Pour ce faire, je modifie le mixage des textures de façon à utiliser la texture "Voronoi" comme valeur de "mixage" de la texture du petit bruit avec la valeur constante du relief. Regardez ci-dessous:

Bump modulated setup.jpg

L'effet est plus ou moins ce que je voulais, mais jetons un œil aux réglages de la texture pour analyser pourquoi c'est ainsi.

La texture "Voronoi" agit maintenant comme un variateur entre les deux textures (une cartographie de mixage). Les valeurs extrêmes de cette texture contrôlent la quantité de chacune des deux textures. La gamme est étendu entre [0...1] mais le contraste est atténué car la valeur maximale de 1 est condamnée, ce qui veut dire que la texture n°1 (le petit bruit) ne pourra jamais devenir totalement une texture pure.

La texture "Musgrave" a un contraste très faible (la hauteur du relief) et la plage est réglée entre ces valeurs [0,18...0,23]. La texture n°2 possède une valeur constante de 0,3. Avec ce réglage, l'amplitude maximale se situera entre [0,18...0,3].

Lorsque la valeur de la texture "Voronoi" (le variateur) atteint une valeur de 0, le résultat est cette valeur constante de 0,3 du petit bruit c.a.d. que le bruit est prioritaire. Il représente les élévations de la texture "Voronoi". En augmentant progressivement les valeurs, nous ajouterons de plus de plus de texture de bruit au résultat, ajoutant ainsi plus d'aspect bruité et en réduisant la valeur moyenne du relief.

Ce qui veut dire que pour contrôler l'amplitude globale du résultat, vous devez régler les puissances des deux textures.

Maintenant contemplons l'ensemble de l'anneau:

Bump modulated.png



Amélioration de la couleur

Je vais utiliser la texture de relief créée comme base pour une faible variation de la couleur. L'idée est encore une fois, que les zones les plus basses (en particulier les petits trous) soient moins brillantes que celles élevées.

Pour ce faire, je vais utiliser la même technique que la carte de relief (bump), mais maintenant en utilisant la texture de relief complète comme texture de "Mixage" du matériau de base "or" avec un autre plus sombre.

Premièrement, trouvons une bonne variation du matériau de base "or" pour agir en tant que matériau moins brillant et plus sombre:

Color mix checker setup.png

J'utilise une texture "Echiquier" pour mettre en valeur les différents matériaux. Maintenant on place une texture plus élaborée pour le matériau "or de base ". Au lieu d'utiliser la simple texture "Echiquier", nous utilisons une variation de la texture de relief.

La texture de relief a été désactivée pour bien voir l'effet de variation de la couleur:

Color mix texture setup.jpg

Vous pouvez voir ici, que la taille et la composition de la texture sont les même que la texture de relief, mais avec d'autres réglages pour le contraste et les valeurs limites.

Les valeurs importantes qu'il faut bien contrôler en dehors de l'équilibre et de la répartition des zones sombres / lumineuses, sont les trois dernières valeurs constantes (maintenant respectivement 0.4, 0.2, 0.0). Il n'est pas évident que ce soit le cas, mais maintenant il est devenu très difficile de voir la structure des réglages du matériau.

Une représentation graphique serait une véritable bénédiction, mais hélas, pour le moment, nous devons travailler très concentré. Pour vous aider, imprimez les réglages, prenez des notes des groupements sur papier et souligner les paramètres importants.

Maintenant ajoutons à nouveau la carte de mixage et jetons un regard sur le résultat:

Color mix texture bump.jpg

Le matériau de base devrait être bon, mais je dois encore ajouter un autre élément prévu pour ce matériel "or": un peu de saleté, indépendante de tout relief.



Saletés, rayures

TEXTURE: Pour cela, j'utilise les textures de "saletés" suivante:

Dirt texture.jpg

Cette texture mixe 2 textures "Musgrave" pour l'échelle & la rotation et ce mixage est contrôlé par une autre texture "Musgrave". c'est peut-être exagérer, mais je l'aime :)


MATERIAUX:Maintenant j'utilise un matériau "Mélange" :

  • port n°1: Le matériau "or réel".
  • port n°2: Le matériau "or simple" qui est essentiellement le matériau que nous avons créé à partir d'un matériau "Métal Brillant" avec une texture "Gaussienne" au canal de spécularité, mais avec une "spécularité" assez basse et une rugosité = 2,0.
Dirt 03.jpg

Maintenant, juste en faisant varier la spécularité du matériau "Saletés" et la carte de relief (bump) du premier matériau "or réel", nous pouvons créer une grande variété de matériaux "or".

Gold matrix.jpg

Bien! Voilà pour vos tous débuts.

Le point le plus IMPORTANT est d'être organisé car il devient vite difficile avec l'augmentation de la complexité du matériau, de connaître vos combinaisons et de savoir comment ils contribuent au résultat final. Gardez des notes sur tout, car sinon vous aurez des difficultés à déchiffrer les réglages de votre matériau après seulement 2 semaines.


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