3Ds Max Plugins Sketchup VRAY 3DS MAX VRAY LIGHTING VRAY MATERIAL VRAY SKETCHUP

VRAY NEXT – TÌM HIỂU VỀ METALNESS

Tầm quan trọng của tính kim loại và lý do tại sao chúng tôi đã thêm tham số Metalness vào vật liệu tiêu chuẩn V-Ray để hỗ trợ tốt hơn cho quy trình làm việc PBR trong V-Ray Next.

Thuật ngữ rendering vật lý dựa trên nền tảng vật lý – hay PBR – tự bản thân nó ngụ ý rằng định nghĩa vật liệu được sử dụng trong PBR dựa trên vật lý thực tế. Một số người cũng đã giải thích điều này có nghĩa là các mô hình tạo bóng khác không dựa trên vật lý thực tế, đây là điều không chính xác.

Mặc dù các mô hình render thời gian thực không nhất thiết phải dựa trên vật lý thực, các công cụ dò tia khác, chẳng hạn như V-Ray, luôn luôn dựa trên cơ sở vật lý. Do đó, các mô hình tô bóng PBR trở nên rất phổ biến để hiển thị thời gian thực vì hai lý do cơ bản:

  1. Nó thực sự dựa trên nguyên tắc vật lý cơ bản.
  2. Nó đòi hỏi ít biến hơn – do đó bản đồ maps hay texture sẽ được sử dụng để xác định tính chất vật liệu.

Vì tài nguyên bộ nhớ ở mức cao trong ngành công nghiệp game, mô hình PBR chắc chắn đã trở nên rất phổ biến.

Sự khác biệt chính mà mô hình PBR có so với các mô hình vật lý khác, chẳng hạn như mô hình được sử dụng bởi V-Ray, là cách mô tả các phản xạ. Hầu hết mọi người đều biết đây là sự bổ sung của một biến có tên là kim loại. Nếu bạn xem trong hầu hết các cuốn sách vật lý, bạn sẽ không thấy bất kỳ mô tả nào về “metalness”. Vì vậy, hãy xem xét kỹ hơn một chút về thuật ngữ này.

Về tính kim loại

Trên thực tế, có một sự phân biệt giữa hai loại vật liệu khác nhau: điện môi và dẫn điện. Vật liệu điện môi là chất cách điện và vật liệu dẫn điện. Ví dụ về vật liệu điện môi bao gồm thủy tinh, nhựa, gỗ, gốm, da, v.v. Ví dụ về vật liệu dẫn điện bao gồm thép, đồng, vàng – nói cách khác: kim loại.

Trong vật lý, vật liệu dẫn điện có một tính chất phản xạ khác nhau, đó là lý do tại sao hầu hết mọi người thấy chúng là rất phản xạ không có tính chất khuếch tán. Nếu trình rendering của bạn dựa trên các đặc tính điện môi thì kim loại thường được giải thích bằng cách loại bỏ khuếch tán và tạo cho bóng đổ một giá trị fresnel cao – thường cao hơn nhiều so với những gì bạn sẽ thấy trong một cuốn sách vật lý (nhiều hơn về sau).

Khi vật liệu dẫn điện được thêm vào như một tùy chọn trong các shader, điều này có thể giúp mọi người dễ dàng hơn trong việc thể hiện kim loại. Điều có thể gây nhầm lẫn là một vật liệu là điện môi hoặc dẫn điện; không có trạng thái ở giữa. Thuật ngữ kim loại, và thực tế là nó là một biến từ 0 đến 1 thay vì trạng thái 0 hoặc 1, ngụ ý rằng có các mức độ kim loại khác nhau. Trong thế giới thực, không có. Nhiều người dùng PBR tin rằng việc kiểm soát độ phản xạ của vật thể nên được thực hiện thông qua các giá trị kim loại trong khoảng từ 0 đến 1 và giá trị Chỉ số khúc xạ (IOR) là một hằng số cho tất cả các vật liệu; điều này là không chính xác. Các vật liệu khác nhau có các giá trị IOR khác nhau và các vật liệu là điện môi hoặc dẫn điện.

PBR, Video Games và Substance Designer

PBR đã trở nên rất phổ biến trong thế giới real-time rendering với các công cụ như Unity và Unreal, và do đó là ngành công nghiệp video games. Một công cụ khác được ngành công nghiệp này chấp nhận là Allegorithmic’s Substance Designer. Substance cho phép các artist vẽ maps, textures phù hợp với màu PBR.

Tuy nhiên, Substance không chỉ phổ biến đối với các nhà thiết kế games. Nó cũng đang được sử dụng trong arch viz, VFX và các ngành công nghiệp khác thực hiện rendering CG bằng các công cụ như V-Ray. Do đó, nhiều người dùng muốn sử dụng các bản đồ đó với V-Ray. Vì vậy, trong V-Ray Next, chúng tôi đã quyết định đưa tham số Metalness vào vật liệu tiêu chuẩn V-Ray của chúng tôi để hỗ trợ tốt hơn cho quy trình làm việc PBR.

Quy trình làm việc PBR

Bây giờ chúng tôi đã thiết lập rằng nên xem tính kim loại nhiều hơn ở trạng thái bật hoặc tắt, hãy xem cách làm cho vật liệu hoạt động. Khi chế tạo vật liệu điện môi, màu khuếch tán điều khiển phần Lambertian của bóng và sự phản xạ được điều khiển bởi một số biến: Màu phản chiếu như là một số nhân của phản xạ tổng thể; IOR cho tỷ lệ phản xạ trên các quy tắc forward-facing normals, so với các quy tắc glancing normals (còn được gọi là Fresnel); và Glossiness (hoặc độ nhám nghịch đảo của nó) cho tổng lượng tán xạ, tùy thuộc vào kiểu BRDF bạn chọn.

Khi chuyển sang vật liệu kim loại, được thực hiện bằng cách tạo giá trị Metalness 1, các biến có ý nghĩa khác nhau:

  • Vì không có màu khuếch tán trong kim loại, màu khuếch tán trở thành màu được gọi là màu cơ bản – hoặc màu albedo.
  • Sự phản chiếu nên được đặt thành màu trắng để có được độ phản xạ và bảo toàn năng lượng thích hợp; không có điều này, góc glancing sẽ không bao giờ phản chiếu 100% – nó phải phản chiếu 100%.
  • Bao nhiêu sự phản chiếu được pha trộn vẫn được kiểm soát bởi cùng một giá trị IOR của hiệu ứng Fresnel; bạn sẽ nhận thấy điều này hiện tại có một hiệu ứng rất tinh tế vì toàn bộ vật liệu về cơ bản là phản chiếu – như thể bạn đang pha trộn hai phản xạ khác nhau lại với nhau.
  • Glossiness kiểm soát độ sáng bóng của nó; tuy nhiên, nếu bạn sử dụng bản đồ độ nhám thay thế (chẳng hạn như Substance gây ra), bạn có thể chuyển đổi vật liệu V-Ray của mình sang sử dụng độ nhám – đó là nghịch đảo của glossiness.

Dưới đây là một số ví dụ

Bây giờ chúng ta có một khái niệm chung về cách thức hoạt động của kim loại, chúng ta hãy xem một vài ví dụ và cài đặt của chúng:


Diffuse 255,255,255; Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.5

Diffuse 0,0,0; Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.5.

Diffuse 243,201,104 (gold); Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.35.

Bản đồ kết cấu Metalness

Như chúng tôi đã đề cập trước đây, nhiều người dùng có thể sẽ có xu hướng sử dụng tham số Metalness nhiều hơn vì đó là những bản đồ mà họ có. Vì vậy, bản đồ kết cấu Metalness giống như một mặt nạ giữa hai loại vật liệu khác nhau: điện môi hoặc dẫn điện.

Ví dụ sau đây cho thấy làm thế nào chúng ta có thể có được hai vật liệu khác nhau: một với mentalness và được đặt thành 1; cái khác được đặt thành 0 bằng cách sử dụng Substance Designer. Bạn sẽ thấy rằng về cơ bản chúng ta có thể tạo ra hai vật liệu khác nhau bằng cách sử dụng một shader duy nhất và ít bản đồ hơn: base color, metalness, normal and roughness.


Substance Designer tree showing map output

Tóm tắt lại

Các vật liệu PBR rất phổ biến và cho phép mọi người sử dụng kết cấu trong nhiều loại trình rendering khác nhau, đặc biệt là các giải pháp real-time rendering. Tuy nhiên, nhiều người dùng cũng muốn tiếp tục sử dụng các kết cấu tương tự với V-Ray. Bằng cách thêm biến Metalness vào vật liệu V-Ray tiêu chuẩn bên trong V-Ray Next, người dùng có thể tiếp tục quy trình làm việc PBR của mình mà không phải cần phải sử dụng một phương pháp mới.


Nguồn : Dịch từ Chaosgroup bởi Darchviz

Gửi phản hồi