Hallo, alle miteinander!

In diesem Tutorial werde ich Sie über die physikalisch basierte PBR Rendering-Methode (oder das „Paradigma“) sprechen, insbesondere in Substance Painter.

Mit Substance Painter können wir Materialien definieren, die dem physikalisch basierten Rendering-Modell (PBR) entsprechen. Manchmal finden Sie auch PBS, das für physikalisch basierte Schattierung steht, natürlich in Bezug auf die Oberflächen der Objekte.

Ein PBR-Material besteht aus einigen Texturen (Bildern, die auf die 3D-Objekte abgebildet werden). Hier werden wir nur sehen, was sie sind und vor allem, wie sie sich miteinander verbinden, um ein PBR-Material in Substance zu definieren. Wir müssen diese Dinge verstehen, um in der Lage zu sein, unsere Materialien mit Vertrauen zu erstellen und anzupassen, ohne zu raten.

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Um zu vermeiden, dass dieses Tutorial zu theoretisch wird, werde ich anhand eines 3D-Modells, das bereits mit Materialien versehen und in diesem Programm strukturiert ist, über die grundlegenden Elemente von PBR und deren Umsetzung in Substanz sprechen. Sie benötigen dieses Modell jedoch nicht, um aus diesem Lernprogramm zu lernen.

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Das physikalisch basierte Rendering-Paradigma basiert, wie der Name schon sagt, auf einem physikalischen Ansatz: Was passiert in der realen Welt?

Sie können die Materialien mit zwei Arbeitsmethoden angeben: Metallic und Specular.

Im ersten Fall (Metallic) müssen wir die Oberflächen zwischen Metallic und Nichtmetallic unterscheiden, und ausgehend von dieser Unterscheidung verhalten sich alle anderen Kanäle unterschiedlich.

Im Specular (Spiegelfall) definieren wir stattdessen die Intensität und den Farbton der Spiegelreflexionen, um zu bestimmen, wie sich das Licht, das mit der Oberfläche des Objekts interagiert, verhält.

Insbesondere im PBR Metallic-Workflow (der in diesem Beispiel verwendete) wird das Erscheinungsbild einer Oberfläche durch einige Merkmale bestimmt, von denen die wichtigsten sind:

  • seine Natur: metallisch oder nichtmetallisch (oder: "Dielektrikum");

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  • seine "Base Color" ("Grundfarbe"), die in einem Metallobjekt die Intensität der Lichtreflexionen anzeigt, während es in nichtmetallischen Objekten tatsächlich die Grundfarbe einer Oberfläche ohne Lichteffekte anzeigt;

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  • der "Glossiness" (Grad des Glanzes / der Glätte; das Gegenteil der "Roughness", "Rauheit") der Oberfläche in ihren verschiedenen Punkten.

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Zu diesen Eigenschaften, die in der realen Welt beobachtet werden, kommen einige hinzu, die in der virtuellen Welt praktisch sind. Zum Beispiel ist es durch spezielle Texturbilder wie „Normal Maps“ oder „Height Maps“ möglich, das Vorhandensein von Details zu simulieren, ohne sie anhand der Geometrien zu modellieren (um die Anzahl der Scheitelpunkte, Kanten und Flächen gering zu halten - und damit weniger Rechenressourcen in der Rendering-Phase zu verwenden, insbesondere in Videospielen und anderen Echtzeitanwendungen).

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Mit dem Holzfass, das ich in diesem Video verwende, können wir in einem einzelnen Objekt untersuchen, wie diese grundlegenden Informationen in Texturen übersetzt werden, und sie zu einem Substanzmaterial kombinieren.

Um die Vorschau des gesamten auf das Objekt angewendeten Materials im 3D-Fenster anzuzeigen, drücke ich die M-Taste (tatsächlich Material) oder wähle Material aus dem Dropdown-Menü oben rechts im 3D-Fenster.

Wie Sie sehen können, haben wir sowohl metallische (Eisen) als auch nichtmetallische (Holz) Elemente, die es uns ermöglichen, die Unterschiede, mit denen diese beiden Arten von Materialien behandelt werden, bei der Definition ihrer Grundfarbe und der Farben von zu erkennen die Spiegelreflexionen im PBR-Paradigma.

Um die einzelnen Informationskanäle anzuzeigen (die in so viele Texturbilder übersetzt werden, die auf die Oberfläche des Objekts angewendet werden), können Sie die C-Taste mehrmals drücken oder den Kanal auswählen, der uns im Dropdown-Menü oben rechts in interessiert die 3D-Ansicht.

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Beginnen wir mit dem Metallkanal, der definiert, welche Teile des Materials als Metall behandelt werden sollen und welche nicht, insbesondere durch Verwendung eines Graustufenbildes, wobei Weiß für ein reines Metall und Schwarz für ein reines Nichtmetall verwendet wird. Im Fall des Fasses haben wir auch Grautöne, weil das für die Metallteile verwendete Material "Iron Old" - wie der Name schon sagt - das alte, abgenutzte Eisen darstellen muss, möglicherweise mit Staub oder Rost, der die "Metallizität" von verringert die Oberfläche.

Die Holzteile hingegen scheinen absolut schwarz oder eher nicht metallisch zu sein, wie es sein sollte.

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Kommen wir zum zweiten Grundkanal des PBR: der "Base Color" (Grundfarbe).

Wie Sie sehen können, präsentiert dieser Informationskanal die Grundfarbe des Objekts durch eine Farbtextur ohne Licht- oder Schattierungseffekte: Dies sind "flache" Texturen.

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Die Farben der Metallteile und der Holzteile haben ähnliche Intensitäten: Die Farbe ist zwar unterschiedlich, aber sie scheinen nicht so radikal unterschiedlich zu sein, selbst wenn sie zu völlig unterschiedlichen Substanzen gehören ...

Der Grund dafür ist, dass die Unterscheidung während des Schattierungs- und Renderingprozesses durch die Substanz unter Verwendung des Metallkanals (und seiner Textur) erfolgt, was der Substanz mitteilt, dass die Lichtreflexionen unterschiedlich behandelt werden müssen, je nachdem, ob sie sich auf ein Metall oder ein Nicht beziehen -metallische Oberfläche: Die Grautöne der Grundfarbe der Metallteile definieren tatsächlich die Intensität der Lichtreflexionen (und den Farbton), die diesen Reflexionen gegeben werden sollen.

Das Iron Old-Material ist ein "schmutziges" Material, daher wird der Effekt nicht sehr geschätzt. Sehen Sie sich jedoch an, wie sich die Dinge in den verschiedenen Kanälen und im Endergebnis ändern, wenn ich ein "Aluminium Pure" -Material zwischen das Material des Holz und das des Metalls und wenn ich das Iron Old-Material unten deaktiviere:

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  • im Endergebnis erscheinen die Metallteile VIEL reflektierender als zuvor;

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  • im Metallkanal sind die Metallteile in reinem Weiß: es ist ein sehr reines Metall;

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  • im Basisfarbenkanal ("Base Color") sind die Metallteile fast weiß: Ein Zeichen dafür, dass in diesen Punkten die Intensität der Spiegelreflexionen maximal ist und keine Farbtönung auftritt.

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Schauen Sie sich nun an, was passiert, um den Metallwert in Aluminium Pure auf Null zu bringen: Die "Bänder" sind weiß geworden, sie reflektieren nicht mehr wie zuvor, sie sehen aus wie weiße Plastikobjekte.

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Wir setzen jetzt Metallic auf 1, senken aber den Wert der Grundfarbe: Die Bänder behalten das typische "Reflexionsvermögen" des Metalls bei, werden jedoch allmählich dunkler.

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Der Punkt ist: Im Metallic Workflow reicht die Grundfarbe eines Objekts allein nicht aus, um zu definieren, wie und wie stark eine Oberfläche reflektiert wird, da angegeben werden muss, ob es sich um ein Metall handelt oder nicht. Bei einer metallischen Oberfläche ist die Intensität der Grundfarbe auch die Intensität der spiegelnden Lichtreflexionen, während bei einer nichtmetallischen Farbe die Grundfarbe genau die richtige Farbe der Oberfläche definiert, wie dies bei den Holzteilen des Zylinders der Fall ist.

Ich halte das Aluminium Pure-Material aktiviert und Iron Old deaktiviert, um Ihnen die Auswirkungen des dritten grundlegenden Kanals eines Materials zu zeigen: "Roughness" ("Rauheit").

Die Roughness (Rauheit; die das "Glossiness", Gegenteil, von Glanz ist) wird wie die Metallkarte mit einem Graustufenbild dargestellt, wobei Weiß die maximale Roughness darstellt, während Schwarz eine vollständig glänzende, perfekt reflektierende Oberfläche darstellt. Tatsächlich wird im PBR ein perfekter Spiegel mit einem metallischen Material mit rein weißer Farbe und Roughness 0 implementiert, wie im Video jetzt sichtbar.

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Durch Erhöhen des Rauheitswerts wird die Oberfläche weniger glatt und dadurch werden ihre Reflexionen "diffuser" (unscharf). Dies gilt sowohl für Metalle als auch für Nichtmetalle.

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Jetzt entferne ich das reine Aluminiummaterial und aktiviere Iron Old, um zur ursprünglichen Konfiguration des Projekts zurückzukehren und einige "zusätzliche" Informationen anzuzeigen, mit denen Sie in Computergrafik Details zu den Oberflächen während des Vorgangs hinzufügen können Rendering-Prozess; das heißt, ohne sie physisch an den Geometrien modellieren zu müssen.

Ich wähle "Normal + Height + Mesh" aus der Auswahl oben rechts im 3D-Fenster.

Diese Ansicht zeigt die Kombination mehrerer Informationskanäle, die die simulierten Details auf der Oberfläche eines Objekts ändern. Ohne diese Details würden die Oberflächen des Objekts flach erscheinen, insbesondere in den Holzteilen nicht sehr glaubwürdig.

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Insbesondere in dem Beispiel, das ich auf dem Bildschirm zeige, werden die Details der Oberfläche hauptsächlich in den Holzteilen durch die Schicht "Fiber" ("Fasern") implementiert; Um die Unterschiede im Erscheinungsbild der Oberfläche mit und ohne diese Informationen zu beobachten, ist es ausreichend, diese Effekte auf der Registerkarte Ebenen zu deaktivieren und die Unterschiede sowohl im Modus "Normal + Height + Mesh" als auch im Modus "Material" im Modus "Normal" zu beobachten 3D-Ansicht.

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Die Unterschiede werden deutlicher, wenn das Objekt nicht frontal, sondern mit "schräger" Beleuchtung beleuchtet wird.

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Diese Effekte gibt es auch in den Metallteilen, in den Schichten „Iron“ und „Edges“ des Materials „Iron Old“.

Nun, für dieses einführende Tutorial zu den Grundlagen der Züchterrechte in Substance Painter hören wir hier auf. Ich hoffe, Sie fanden es interessant und nützlich.

Bis bald!