Tessuti fantastici e come crearli (con Cinema 4D e Vray)

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Tessuti fantastici con Cinema 4D e Vray

Esistono tante categorie di tessuto, tutte molto diverse tra loro come effetti visivi e complessità nella loro riproduzione. Il titolo di questo tutorial nasce da alcuni tipi di tessuto che hanno degli effetti di riflessione e di percezione al tatto molto particolari, riproducibili solo se studiati a fondo, tramite strumenti tecnici non facilissimi da usare (texture multilivello, Fresnel a più colori, shader procedurali, VrayFur), ma che una volta afferrati e padroneggiati producono effetti davvero fantastici.
L’obiettivo di questo tutorial è svelarvi come arrivare a questi effetti, come al solito con un linguaggio semplice e accessibile.




Premessa

Per chi ancora non lo sapesse, esiste uno shader chiamato Fresnel (dal nome di un fisico francese vissuto a cavallo tra il 1700 e il 1800), in grado di far assumere agli oggetti un aspetto diverso in base all’angolazione con cui se ne osserva la superficie.

Dato che la riflessione di un qualsiasi oggetto riflettente ci appare più intensa se guardato di taglio e meno intensa se guardata di fronte, il compito "ufficiale" di questo shader sarebbe quello di governare la distribuzione della quantità di riflessione. Ma il Fresnel può servire anche per amplificare il realismo di alcuni tessuti, che se guardati di taglio risultano un po' schiariti.

Spingendosi con audacia oltre il suo uso classico è possibile ottenere effetti molto complessi, senza dover necessariamente far fronte a tempi di render troppo impegnativi, spesso associati agli effetti di realismo estremo.

Tessuti fantastici con Cinema 4D e Vray
I tessuti trattati in questo tutorial.




Il Fresnel multicolore

La riproduzione di questo primo tipo di tessuti non si basa su un approccio propriamente fisico, ma piuttosto su un uso per così dire sperimentale del Fresnel. Il modo "Physically Based” (ovvero fisicamente corretto) di riprodurre seta e raso infatti sarebbe un altro, ma il Fresnel - oltre a ridurre notevolmente i tempi di render - permette anche qualche virtuosismo visivo altrimenti molto complicato da imitare. 

Nella sua versione di partenza, il Fresnel distribuisce due colori: uno viene mostrato quando il nostro sguardo è perpendicolare alla superficie dell’oggetto, l'altro quando la direzione del nostro sguardo è parallela alla superficie dell’oggetto.

Partendo da un semplice VrayAdvancedMaterial:

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La finestra dei materiali e il percorso per creare un VrayAdvancedMaterial.


l'effetto "velluto" si ottiene in 3 mosse: inserendo il Fresnel nel primo campo Texture Map del Diffuse Layer, entrando nei suoi parametri avanzati (cliccando sulla miniatura del Fresnel) e scegliendo i colori giusti (per scegliere i colori basta un doppio clic sui nodi del gradiente).

Per entrare nei parametri generali del materiale e accedere al Diffuse Layer, fate doppio clic sulla miniatura del materiale dalla finestra dei materiali.

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Il Fresnel, la sua posizione nel Diffuse Layer e i colori impostati per questo render.


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Un effetto velluto semplice, discretamente realistico, ma ancora niente di "fantastico".


Guardate invece cosa succede se nel Fresnel si aggiungono 3 nodi di colore, fino ad ottenere una sfumatura generata da 5 colori chiave. Attenzione: non c'è riflessione nell'immagine qui sotto, è solo un effetto visivo!

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L'effetto raso/seta riproducibile con un Fresnel a 5 colori. La riflessione è disattivata!


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La zona in cui cliccare per aggiungere nodi di colore al Fresnel.


Per aggiungere più nodi al gradiente del Fresnel è sufficiente un singolo clic sotto la sfumatura, all’altezza dei primi due.

Quando il Fresnel ha così tanti colori, per perfezionare la posizione di ogni singolo nodo è utile espandere il menu del gradiente. Selezionando uno alla volta i nodi, sarà possibile decidere la loro posizione lungo il gradiente tramite una percentuale (l’opzione Pos).

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Una volta espanso il menu del gradiente, l'opzione Pos permette di scegliere con precisione la posizione dei nodi.


Aggiungendo una Texture in sovrapposizione a questo Fresnel, l’effetto diventa più ricco e tangibile.

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L'effetto di questo materiale dopo l'aggiunta di una trama.




Creare Texture multilivello

Per aggiungere una texture, o più in generale per comporre texture cosiddette "multilivello" faccio uso dello shader LIVELLO, che può essere inserito in qualsiasi campo Texture Map presente nelle varie schermate di Cinema e di Vray.

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Lo shader Livello e la sua posizione tra gli altri shader.


Una volta inserito il Livello, al suo interno possono essere depositate e mixate insieme più Texture (sia fotografiche che procedurali, tramite i pulsanti "Immagine" e "Shader").

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I due pulsanti del pannello di controllo del Livello per aggiungere i vari layer al suo interno.


Tutti le immagini o gli shader inseriti nel Livello, si gestiscono con una logica e un’iconografia molto simili a quelle di Photoshop: l’occhio rende visibile o invisibile quella Texture, il menu a tendina ne determina la modalità di fusione, lo slider 0/100% ne controlla l’opacità, e trascinandola si può cambiare la sua posizione, spostandola più in basso o più in alto rispetto agli altri layer.

Quest’illustrazione si riferisce ad un materiale Mattoni la cui costruzione si basa sulla sovrapposizione di diversi Disturbi su un layer base, composto da un mattone semplice ottenuto con un "Ripeti" (uno shader procedurale della famiglia delle "Superfici").

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Un esempio di Mattone procedurale, i layer utilizzati e le rispettive specifiche.


Per accedere ai parametri di dettaglio dei singoli shader procedurali o delle immagini di cui è composto un Livello, basta cliccare sulla miniatura dello shader in cui si desidera entrare, che compare tra il nome del layer ed il menu a tendina delle modalità di fusione, ed è un po’ più piccola del solito.

Per riemergere alla schermata di gestione dei vari layer è sufficiente usare l’icona a forma di freccia verso l’alto che compare in alto a destra nella finestra dell'Editor Materiale, accanto al lucchetto.

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Come entrare e uscire dai parametri dei vari layer.




Tessuti fantastici

Restando in tema di analogie con Photoshop, anche su Cinema 4D esiste la possibilità di aggiungere una Maschera di livello ad uno dei layer che compongono una Texture multilivello come quella illustrata.

Per farlo è sufficiente:
1. procurarsi (o creare) l’immagine che farà da maschera (può essere un jpeg o uno shader costruito in modo procedurale, l’importante è che sia in bianco e nero);
2. posizionarla sotto al layer a cui si desidera associare quella maschera;
3. impostare la sua modalità di fusione su "Maschera Livello".

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I 2 layer che compongono questo Livello e quello centrale che fa da maschera per il primo.


In questo primo esempio, il layer più alto è un Fresnel a 5 colori, come quello di prima, mentre il layer più basso è una tinta piatta. Tra i due, uno shader costruito in modo procedurale svolge il ruolo di maschera di livello, nascondendo (appunto "mascherando") alcune zone del layer più alto, nello specifico quelle che corrispondono al nero sulla maschera. In queste zone il Fresnel diventa trasparente e lascia intravedere il colore sotto di lui.

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L'effetto di questo Livello nel render.


La stessa texture a zig zag che fa da maschera (ottenuta sempre con un "Ripeti") è stata usata anche come Bump, per aggiungere un rilievo leggero alle strisce di velluto.


In questo secondo esempio, il Livello è composto da 2 Fresnel (entrambi a 5 colori), uno in prima posizione e uno in ultima posizione, con colori opposti. Il primo viene ritagliato dalla maschera di livello (posizionata tra i due Fresnel), che questa volta non è un procedurale ma un Jpeg raffigurante un motivo floreale in bianco e nero.

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I 2 Fresnel con i colori invertiti e il motivo floreale che fa da maschera per il primo. 


Nel render finale, dove la maschera è bianca sarà visibile il Layer più alto, dove la maschera è nera sarà visibile il Layer più basso. Le sfumature di grigio diventeranno percentuali intermedie di trasparenza. Nel mio caso, dato che i colori dei due Fresnel sono opposti, i fiori saranno a contrasto con il tessuto di base: dove il tessuto è scuro i fiori saranno chiari, e viceversa.

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L'effetto finale nel render.


Anche in questo caso la stessa texture floreale è stata usata anche nel canale Bump, per sollevare leggermente i fiori dalla superficie simulando un ricamo.


Con la stessa logica, il velluto sbrigativo di prima può essere arricchito e spinto verso qualcosa che ricorda più un tessuto "scamosciato".

Le sfumature meno omogenee saranno prodotte da due Fresnel, simili ma con colori leggermente diversi, mischiati insieme attraverso una maschera, in questo caso creata a partire da uno shader procedurale "Disturbo" modificando lo schema, la scala globale e il clipping (niente paura, al termine di questo tutorial potrete scaricare i file e le texture usate, e controllarne tutti i parametri!).

Un’immagine nel canale Bump simula anche il manto di "micro-peluria" che caratterizza questi tipi di tessuto. I Fresnel usati per questo esempio hanno solo 2 colori.

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I 2 Fresnel (classici, a 2 colori) che compongono lo scamosciato.

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Il suo aspetto nel render, con l'aggiunta delle "ditate" (in post-produzione)


Le strisciate tipiche che rimangono su un tessuto scamosciato come questo (quando si passa su di esso con le dita) le ho aggiunte in post-produzione. Ho dipinto le strisciate (alcune in bianco e alcune in nero) su un livello indipendente, posizionato in cima, che ho reso un po' trasparente (Opacità: 20%) e a cui ho assegnato la modalità di fusione "Luce soffusa".

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Le ditate giacciono su un livello di Photoshop preparato appositamente.


Farle uscire direttamente da Vray sarebbe stato più lungo e complicato, perciò ho scelto la strada più semplice. Così sono più facili da creare e soprattutto più controllabili come posizione e grandezza.


Il prossimo tessuto non si bassa su meccanismi così complessi - per fortuna. L’effetto è generato da un Tag VrayFur (per approfondire l’argomento VrayFur leggi questo tutorial) a cui ho modificato leggermente i parametri di partenza.

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I parametri del VrayFur usato per la prossima immagine.

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L'effetto finale nel render, con le ditate aggiunte allo stesso modo di prima.


Allo stesso oggetto a cui è applicato il Fur ho applicato anche un VrayAdvancedMaterial semplicissimo con, all’interno del Diffuse Layer, un colore tendente al marrone. Per creare anche la base (la "pelle") da cui cresce il pelo (altrimenti tra un pelo e l’altro ci sarebbe il nulla), ho duplicato l’oggetto 3D, ho lasciato la sua copia senza Tag VrayFur e le ho applicato lo stesso materiale.

Anche in questo caso le strisciate sono aggiunte in post-produzione.


Il tessuto "cangiante" illustrato qui sotto è quello che tra tutti questi ha i tempi di render più lunghi, perché si fonda su un effetto di riflessione metallica variopinta, riprodotto costruendo una Texture multilivello all’interno dello Specular Color (per approfondire come funzionano la riflessione e lo Specular Color leggi questo tutorial), composta da 3 Disturbi, ognuno con colori diversi, mixati insieme tramite la loro opacità.

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Questo Livello è inserito nel campo Texture Map dello Specular Color.


I calcoli di sovrapposizione dei colori sono molto complicati e questo si ripercuote sul render, che già di per sé è più impegnativo del solito quando entra in gioco una riflessione "satinata".

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L'effetto finale con l'aggiunta di una trama, come descritto in precedenza.

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Diverse varianti ottenute allo stesso modo cambiando i colori dei 3 Disturbi.


Da qui potete scaricare il file con i materiali descritti in questo tutorial, incluse le texture e la scena su cui sperimentare le vostre varianti.

TessutiFantastici.c4d




Quali sono le variabili che incidono sul realismo di un tessuto? (Istruzioni per l'uso)

Sarà capitato a tutti prima o poi di trovare su internet un materiale Vray già fatto, sorprendentemente realistico, pronto per essere scaricato gratuitamente e scaraventato sui nostri modelli 3D, come un potente alleato capace di risolverci i problemi ancora irrisolti nel nostro render. Se ne trovano di tutti i tipi: metalli sporchi, legni usurati, plastiche fluorescenti, vetri appannati…

E di certo sarà capitato a tutti, dopo aver applicato quel materiale ad un oggetto della nostra scena, di non riscontrare affatto la stessa resa che quel materiale prometteva di avere, e di cui ci si era innamorati guardando le immagini in cui veniva ritratto in azione, su un oggetto qualunque illuminato da una luce qualunque (?). Magari colpa di qualche texture mancante, o qualche parametro da modificare?

La chiave sta proprio nel capire che quello non è un oggetto qualunque. E le luci non sono luci qualunque. L’immagine che rappresenta quel materiale è un’immagine studiata nei dettagli e che ha determinate caratteristiche, gli stessi dettagli e caratteristiche che se sconvolti non permettono al materiale di fare il suo lavoro correttamente.

Le immagini che fotografano la resa di un materiale hanno un obiettivo preciso: evidenziarne la performance massima. E per farlo si applica quel materiale ad un oggetto con superfici pulite ma con una geometria sufficientemente complessa, si calibra la sua proiezione (ovvero la scala della trama) sulle superfici, si costruisce attorno a quell'oggetto un ambiente 3D ricco e variopinto, e si illumina il tutto con luci studiate appositamente per apprezzare al meglio la varietà di sfaccettature della sua resa visiva.

Le variabili che influiscono sull’efficacia di quel materiale (e più in generale sul realismo di tutti i nostri materiali, qualsiasi essi siano) non dipende solo dai numeri che vengono inseriti nelle caselle dei parametri (tutto sommato semplici da impostare in ambiente Cinema 4D + Vray), ma anche (a volte soprattutto) dalle condizioni al contorno, ovvero dal contesto luminoso in cui è inserito quel materiale e dalla forma dell’oggetto a cui è applicato. Condizioni che se trascurate non permettono al materiale di splendere in tutta la sua bellezza.

Tessuti fantastici con Cinema 4D e Vray
Stesso materiale, condizioni differenti.


Nel caso di tessuti, la difficoltà è anche superiore rispetto agli altri materiali: a volte non è sufficiente neanche avere un’oggetto smussato o di forma sinuosa. L’oggetto a cui viene applicato un tessuto infatti deve essere modellato in modo credibile e non è facile trovare in circolazione modelli di divani o letti o tappeti fatti in modo eccellente, con le giuste pieghe, che suggeriscano la giusta morbidezza.

Scarichereste mai il materiale raffigurato nell’immagine a sinistra? Forse no.
E quello raffigurato nell’immagine a destra? Beh, forse sì.

Eppure è lo stesso materiale! 

Se ritratti su un oggetto di forma schematica, immerso nel nulla, con una proiezione sbagliata e illuminato in maniera spicciola, anche i materiali che avete scaricato da questo tutorial risulteranno non realistici. Se invece userete un’oggetto più sofisticato, calibrando meglio la proiezione, e illuminando il tutto con una combinazione di luci più ricercata, la resa migliorerà nettamente.



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10 commenti:

  1. tutorial fantastico, lo scamosciato da brivido!! grazie Angelo!!

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  2. sei un grande, grazie per il tuo tempo

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  3. Bravissimo, tutorial perfetto .

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  4. you are a god with this. thanks

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  5. Buongiorno Angelo,
    complimenti per i tuoi tutorial.
    Posso sapere come utilizzare questo metodo con i vrayshaders?
    Ho necessità di utilizzare anche il DR e i shaders di cinema4d come ben sai non sono supportati, e i vari fallof e fresnel contenuti nei vrayshaders non contemplano l'inserimento di un numero maggiore di 2 colori (anche se non li conosco cosi bene). Visto che questo metodo è basato sul fatto che il fresnel di cinema4d permette di inserire piu di 2 colori, come posso utilizzare questo metodo insieme alla funzione DR?
    grazie

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    1. Non ho approfondito abbastanza il funzionamento dei VrayShaders per poter affermare che questo effetto sia impossibile se non usando il Fresnel di Cinema, ma per quello che so, se non è possibile aggiungere più nodi al gradiente del Fresnel del VrayShader allora non è possibile neanche ottenere l'effetto illustrato qui. Ma magari qualche utilizzatore incallito dei VrayShader può smentirmi!

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  6. Per una volta vorrei esulare dal pur sempre ottimo tutorial per fare i complimenti al sig. Angelo Ferretti riguardo la capacità di espressione estremamente semplice, sobria ma efficace, ed il corretto uso della lingua italiana, qualità purtroppo sempre più rare.
    Complimenti Angelo!

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  7. Great tutorial on this great site.
    keep the good work

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