¡Hola a todos!

En este tutorial vamos a hablar sobre el método (o paradigma) de Renderizado Basado en Física, en particular en Substance Painter.

Substance Painter nos permite definir Materiales que se adhieren al modelo Renderizado Basado en Física (PBR por Physically Based Rendering: a veces encontrará también PBS, que significa Sombreado Basado en Física, con referencia a las superficies de los objetos, claro).

Un Material PBR está hecho por unas cuantas Texturas (imágenes que son mapeadas en los objetos 3D); aquí, solamente veremos qué es lo que son y, sobre todo, cómo se combinan entre ellas para definir un Material PBR en Substance. Necesitamos entender estas cosas en orden para poder ser capaces de crear y personalizar nuestros Materiales con confianza, sin adivinar.

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Para evitar hacer este tutorial muy teórico, hablaré sobre los elementos fundamentales de PBR y cómo se traducen en Substance utilizando un modelo 3D ya provisto con Materiales y texturizado en este programa; sin embargo, no necesita tener este modelo para aprender de este tutorial.

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El paradigma de Renderizado Basado en Física, como el nombre sugiere, está basado en un enfoque físico: lo que sucede en el mundo real.

Puede especificar los Materiales con dos métodos de trabajo: Metálico y Especular.

En el primer caso (Metálico), debemos distinguir las superficies entre metálico y no metálico y, empezando desde esta distinción, todos los otros canales se comportan de manera distinta.

En el caso de Especular, en cambio, definimos la intensidad y el tinte de color de los reflejos especulares para determinar cómo se comportará la luz que interactúa con la superficie del objeto.

En particular, en el flujo de trabajo del PBR Metálico (el utilizado en este ejemplo), la apariencia de la superficie es dada por algunas características, las más importantes de las cuales son:

  • Su naturaleza: metálico o no metálico (o: “dieléctrico”);

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  • Su “Color Bas”, el cual en un objeto metálico indica la intensidad de los reflejos de luz; mientras que en objetos no metálicos en realidad indica el color base de la superficie, sin efectos luminosos;

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  • El nivel de brillo/suavidad (“Brillantez”, el opuesto de “Rugosidad”) de la superficie, en varios puntos.

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A estas características, observadas en el mundo real, algunas son añadidas ya que son convenientes en el mundo virtual; por ejemplo, a través de imágenes de Texturas especiales tales como “Mapas Normales” o “Mapas de Altura” (Height Maps) es posible simular la presencia de detalles sin modelarlos en las geometrías (para mantener bajo el número de vértices, bordes y caras – y, por lo tanto, utilizar menos recursos informáticos en la fase de renderizado, en particular en videojuegos y otras aplicaciones en tiempo real).

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El barril de madera que estoy utilizando en este video nos permite examinar, en un solo objeto, como esta información básica se traduce en Texturas y las combina en un Material de Substance.

Para ver la vista previa del Material completo aplicado al objeto en la ventana 3D, presiono la tecla M (Material, de hecho), o selecciono Materia del menú desplegable en el extremo superior derecho de la ventana 3D.

Como puede ver, tenemos ambos elementos metálicos (acero) y no metálicos (madera), lo cual nos permitirá apreciar las diferencias con las cuales estos dos tipos de materiales son tratados, en la definición de su color base y los colores de los reflejos especulares, en el paradigma PBR.

Para ver los canales de información individual (los cuales son traducidos en tantas imágenes de Texturas aplicadas a la superficie del objeto), presionamos la tecla C varias veces o seleccionamos el canal que nos interesa en el menú desplegable en la esquina superior derecha en la vista 3D.

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Vamos a empezar con el canal Metálico, que define que partes del Material van a ser tratados como metal y cuáles no, en particular utilizando una imagen de escala de grises, donde blanco es utilizado para un metal puro y negro es utilizado para un no metal puro; en el caso del barril también tenemos grises porque el material utilizado para las partes metálicas, “hierro viejo”, debe representar - como el nombre sugiere - debe representar el hierro viejo, desgastado tal vez con polvo u óxido que disminuye la “metalicidad” de la superficie.

Las partes de madera, por otro lado, parecen ser absolutamente negros, o más bien no metálicos, como debería ser.

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Pasemos al segundo canal fundamental del PBR: el Color Base.

Como pueden ver, esta canal de información presenta el color básico del objeto a través de Textura de Color, sin efectos de iluminación o sombreado: estas son Texturas “planas”.

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Los colores de las partes metálicas y de las partes de madera tienen intensidades similares: el color es diferente, es cierto, pero no parecen tan radicalmente diferentes, aún si pertenecen a sustancias completamente diferentes.

La razón es que la distinción, durante los procesos de sombreado y renderizado, es hecho por Substance utilizando el canal Metálico (y su Textura), la cual dice a Substance que los reflejos de luz deben ser manejados diferentemente dependiendo si se relacionan con una superficie metálica o no metálica: los grises del Color Base de las partes metálicas de hecho definen la intensidad de los reflejos de luz (y la tinta de color) a ser dada a esos reflejos.

El material Hierro Viejo es un material “sucio”, así que el efecto no es muy apreciado, pero mire cómo cambian las cosas, en los varios canales y en el resultado final, si inserto un Material “Aluminio Puro” entre el material de madera y el de metal y si deshabilito el material de Hierro Viejo abajo:

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  • En el resultado final, las partes metálicas aparecen MUCHO más reflectantes que antes;

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  • En el canal Metálico, las partes metálicas están en blanco puro: es un metal muy puro;

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  • En el canal del Color Base, las partes metálicas son casi blancas, una señal que en esos puntos la intensidad de los reflejos especulares será máxima y no habrá tinta de color.

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Ahora mire lo que sucede cuando se lleva a cero el valor Metálico en Aluminio Puro: las “bandas” se volvieron blancas, ya no reflejan como antes, se ven como objeto de plástico blanco.

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Ahora establecemos el Metálico en 1, pero disminuimos el valor del Color Base: las bandas mantienen la “reflectividad” típica del metal, pero se vuelven más oscuras gradualmente,

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El punto es: en el Flujo de Trabajo Metálico, como este, el Color Base de un objeto no es suficiente, por sí solo, para definir cómo y cuanta superficie será reflectante, porque debe especificar si es un Metal o no; en una superficie metálica, la intensidad del Color Base es también la intensidad de los reflejos de luz especulares, mientras que en un no metálico el Color Base define justo el color adecuado de la superficie, como sucede en las partes de madera del barril.

Estoy manteniendo el material Aluminio Puro activado e hierro Viejo desactivad para mostrarle los efectos del tercer canal fundamental de un Material: Rugosidad (Roughness).

La Rugosidad (que es lo opuesto a Brillantez, “Glossiness”), es representada, como el mapa Metálico, con una imagen de escala de grises, donde blanco es la máxima rugosidad, mientras negro representa una superficie completamente brillante, perfectamente reflectante; de hecho, un espejo perfecto es implementado en el PBR con un material metálico con color blanco puro y Rugosidad 0, como es visible en el video ahora.

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Incrementando el valor de Rugosidad, haremos la superficie menos suave y, por lo tanto, esto hará sus reflejos más “difusos” (borroso). Esto aplica tanto para metales como para no metales.

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Ahora estoy removiendo el Material Aluminio Puro y estoy activando el Hierro Viejo para que regrese a la configuración original del proyecto y dele un vistazo a información extra que, en Gráficos de Computadora, le permite añadir detalles a las superficies durante el proceso de renderizado; esto es, sin tener que modelarlos físicamente en las geometrías

Selecciono “Normal + Heigh + Mesh” del selector en la esquina superior derecha de la ventana 3D.

Esta vista muestra la combinación de múltiples canales de información que modifica los detalles simulados en la superficie de un objeto; sin estos detalles, las superficies del objeto aparecerían planas, no muy creíbles, especialmente en las partes de madera.

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En particular, en el ejemplo que estoy mostrando en la pantalla, los detalles de la superficie son implementados principalmente, en las partes de madera, por la Capa “Fibras”, para observar las diferencias en la apariencia de la superficie con y sin esa información, es suficiente para deshabilitar esos efectos en la viñeta de Capas, observando las diferencias tanto en el modo “Normal + Height + Mesh” como en el modo “Material”, en la Vista 3D.

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La diferencia se vuelve más evidente si el objeto es iluminado con iluminación “oblicua”, en lugar de frontal.

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Estos efectos también están en las partes metálicas, en las capas de “Hierro” y “Bordes” del Material “Hierro Viejo”.

Bueno, para este tutorial introductorio sobre lo básico de PBR en Substance Painter, paramos aquí; espero que lo encuentre interesante y útil.

¡Nos vemos pronto!