SLA shadery, přeložené referenční tutoriály, týkající se texturování pomocí shaderů - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

2. května 2003, 00.00 | Shadery bhodiNUT, známé také jako Smells Like Almonds, jsou fenomenální alternativou ke klasickému texturování. V tomto článku si ukážeme principy, ve kterých pracují a také základní ukázky jejich nastavení.

Pokročilé texturování 1, Shadery bhodiNUT

Používáním vestavěných shaderů bhodiNUT, známých také jako Smells Like Almonds, můžeme vytvořit množství dříve nevídaných podivuhodných procedurálních materiálů.



Procedurální shadery vytvářejí textury na základě matematického vyjádření těchto textur. To je v kontrastu oproti normálním texturám, které jsou jednoduchými 2D obrázky vytvořenými naskenováním fotografií nebo generované nějakým tvůrčím procesem. Procedurální shadery dovolují vytvořit zajímavé a komplexní textury.

Některé shadery mohou být aplikovány samostatně do jednotlivých kanálů materiálu (jako jsou Color (barva), Reflection (odraz), Bump (hrbolatost) a další), v editoru materiálu programu CiNEMA 4D. Mohou být aplikovány v kanálu samostatně či hromadně, jak si přejeme. Typ těchto shaderů se nazývá shader kanálu.

Jiné shadery mají své vlastní postupy práce a mohou modifikovat množství materiálových kanálů automaticky. Tyto shadery mají také svá vlastní uživatelská rozhraní a jsou nám k dispozici v Material manageru v menu File > bhodiNUT Volume.

Rysem programu CINEMA 4D je vestavěný balík procedurálních shaderů od bhodiNUT, které dodávají materiálovému systému extra funkce. Shadery bhodiNUT se skládají z 2D a 3D shaderů. 2D shadery jsou projektovány na povrch objektu stejně jako normální textury. Avšak 3D shadery pracují zcela odlišně. Využívají UVW koordinátů, u kterých je "W" velmi důležitou složkou, protože udává "hloubku" shaderu.

Obligátní 2D shadery používají U a V koordináty pro určení, jak bude textura projektována na povrch objektu. Jestliže bychom odstranili pořádný kus texturovaného modelu 2D shaderem, tak by se materiál projevil stejně jako kdybychom použili klasický obrázek.



(2D shader: materiál se projeví při odebrání části tělesa stejně, jako by se projevil při použití standardního obrázku.)

Avšak 3D shader (někdy nazývaný hmotový nebo volumetrický) se od textury zobrazí rozdílně. Protože je toto všechno tak nové, pak si představme, že 2D shader pokrývá povrch kusu pobřežní skály. Jestliže bychom ho zlomili v polovině, tak pořád uvidíme přesně tu samou strukturu povrchu jako na povrchu. 3D shader můžeme lámat a rozbíjet jako kus mramoru. A nově odkryté plochy mramoru budou mít stále zcela "stejné" vzory a kružby podle toho, jaké vzory na nich byly v originálu.

Proto je přirozeností 3D shaderů, že obsahují třetí rozměr určující hloubku textury, rozměr W. To znamená, že 2D shadery používají mapování UV (horizontální, vertikální), kdežto 3D shadery používají UVW. UVW koordináty jsou srovnatelné s dobře známým systémem XYZ koordinátu, který jsme již používali u texturování modelů dříve.

Používání 3D shaderů také znamená, že si nemusíme dělat starosti s typem projekce. 3D shader vždy používá projekci UVW, přičemž se textura nemůže protahovat či rozmazávat. 3D shadery jsou perfektní pro texturování komplexních ploch, na které by bylo obtížné aplikovat normální 2D textur či 2D shader.



(3D shader má skutečnou hloubku. Jestliže bychom vyřízli díru do objektu, pak bychom mohli vidět, že shader pokračuje uvnitř objektu.)

SLA shadery poskytují neomezené texturovací možnosti a tímto souborem tutoriálů si odkryjeme pouze nepatrnou část. Naším cílem po ukončení těchto tutoriálů bude zisk dostatečně velkých zkušeností, na jejichž základě bychom mohli experimentovat a vytvářet naše vlastní kombinace shaderů. Tyto tutoriály začnou jednoduchým příkladem použití shaderů při výrobě shaderu oblohy s mraky a budou pokračovat výrobou komplexního materiálu na měděnou trubku s částí povrchu pokrytého rzí.

Souhrn:

SLA shadery nám poskytují široký rozsah procedurálních 2D a 3D shaderů, které nám umožňují snadno vytvářet realistické i zcela fantastické textury. Procedurální shadery, kterými generujeme textury z matematických rovnic, jsou neuvěřitelně silnou alternativou texturám, vytvářeným klasickými obrázky.




Pokročilé texturování 2, Obloha s mraky

Je mnoho způsobů jak vytvořit oblohu pokrytou mraky. Techniku, kterou zde použijeme můžeme aplikovat u mnoha dalších případů.



Použitím spojení několika bhodiNUT SLA shaderů, jak uvidíme, vytvoříme snadno a rychle modrou oblohu s několika bílými mraky. Naučíme se, jak používat přechody pro vytvoření přechodu barvy oblohy a použijeme shader Noise (šum) pro přidání mraků.

Nahrajeme si scénu pojmenovanou 'Sky Before.c4d' z adresáře Texturing - SLA1, který je v adresáři CINEMA 4D Tutorials.


(Pro pokračování v práci si nahrajeme scénu.)

Tato scéna obsahuje objekt Sky (obloha) a objekt Torus (anuloid), na němž je aplikován odrazivý materiál. Anuloid je zde proto, aby se v něm odrážela obloha tak, abychom v něm viděli materiál oblohy v každém jeho úhlu a ne jenom malou část.

V Material manageru dvakrát klikneme na náhled materiálu oblohy.

Otevře se dialogové okno se stránkami parametrů materiálu. Naše obloha bude vytvořena kombinací několika SLA shaderů v kanálu Color (barva).

Klikneme na malou šipku vpravo od pole pro vkládání obrázku a zvolíme bhodiNUT Channel (kanál) > bhodiNUT Gradient (přehod).



(V otevřeném menu jsou k dispozici všechny druhy shaderů.)

Toto právě otevřené menu obsahuje všechny kanály shaderů, které máme k dispozici a také obsahuje všechny shadery bhodiNUT. Nyní si vybereme bhodiNUT gradient pro tvorbu barevného přechodu, jak můžeme vidět na obrázku.

Klikneme na tlačítko Edit pro otevření dialogového okna nastavení shaderu.



(Kliknutí na tlačítko Edit zpřístupní dialogové okno nastavení shaderu.)

Dialogové okna nastavení shaderu nyní zobrazuje čtvercový náhled přechodu a jeho aktuální použitý přechod s malými posuvníky známými jako knoty pod ním. Každý knot do barevného přechodu přidává barvu.

V rozbalovacím menu umístěném ve vrchní části dialogového okna změníme typ přechodu z 2D-U na 2D-V.

(To změní přechod z horizontálního na vertikální.)

Dvakrát klikneme na levý knot a otevřeme okno editace barvy a nastavíme barvu tohoto knotu na bílou. Poté okno zavřeme.

Tím, že jsme nastavili hodnotu přechodu ve spodní části na bílou, simulujeme efekt mlhy, který se obvykle tvoří poblíž horizontu.

Střední knot nastavíme na světle modrou (R = 99, G = 166, B = 220).

Pravý knot nastavíme na tmavě modrou (R = 0, G = 52, B=91).

Pravý knot definuje vrchní část oblohy.>

Zavřeme dialogové okno shaderu kliknutím na tlačítko OK a zkusíme si vyrenderovat pohled (zvolíme Render > Render View z hlavního menu).

Na pozadí je nyní příliš pozvolný přechod mezi světle modrou a tmavě modrou. Navíc ale takřka vůbec není vidět mlha na horizontu, tvořená bílou plochou.>

Znovu si otevřeme dialogové okno shaderu (stiskem tlačítka Edit) a přetáhneme bílý knot doprava dokud nebude jeho pozice podle okna s polohou na 25%.



(Vytvořili jsme přechod oblohy.)

Tento posun bílé (mlhy) nám umožnil její větší zobrazení v horizontu naší scény. Základní přechod pro oblohu jsme dokončili, nyní jsou na pořadu mraky.

Klikneme na tlačítko ve tvaru šipky na pravé straně dialogového okna pro načtení obrázku a zvolíme Copy Channel (kopírovat kanál), abychom vložili do klipboardu kanál vytvořeného přechodu a poté zvolíme bhodiNUT Channel (kanál) > bhodiNUT Fusion.



(Shader s přechodem je nyní v klipboardu.)

Shader Fusion (fůze) je velmi mocným nástrojem. Můžeme ho totiž používat pro kombinaci neomezeného počtu shaderů, vytvořením jejich postupné hierarchie.

Otevřeme dialogové okno shaderu Fusion stisknutím tlačítka Edit a do položky Base Channel (základní kanál) vložíme po stisknutím šipky na pravé straně dialogového okna pro načtení obrázku pomocí možnosti Paste Channel přechodový shader, který máme v klipboardu.



(Shader s přechodem vložíme do Fusion shaderu.)

Vložili jsme shader s přechodem do základního kanálu shaderu Fusion, nyní jej můžeme míchat s jakýmkoliv jiným shaderem.

Stiskneme malou šipku u dialogového pole v sekci Blend Channel (míchací kanál) a zvolíme kanál bhodiNUT > bhodiNUT 2D Noise (šum).



(Přechod je nyní v základním kanálu a 2D šum je v míchacím kanálu.)

Použijeme 2D shader šumu pro generování mraků. Je tu k dispozici také 3D šum, volumetrický shader, ale my použijeme kulové mapování materiálu oblohy na velkou kouli, která tvoří objekt oblohy a na to volumetrický shader nepotřebujeme.

V Blend Channel (míchacím kanálu) stiskneme tlačítko Edit a otevřeme dialogové okno s nastavením shaderu 2D Noise (šum).



(Stisknutí tlačítka Edit otevře dialogové okno nastavení shaderu 2D Noise.)

V tomto dialogovém okně můžeme měnit parametry jako jsou barva (náš šum nemusí být černobílý), contrast (kontrast), scale (měřítko) (šum může být protažený horizontálně i vertikálně), typ šumu a mnoho dalších.

V nastavení šumu zvolíme typ šumu na Wavy Turbulence (vlnitá turbulence).



(Změna požadovaného typu šumu.)

Tento typ šumu je rozdílný od toho původního, je podstatně zajímavější a vhodný pro vytvoření mraků.

V hodnotách Scale (měřítko) zvolíme hodnotu U (horizontální) na 500% a hodnotu V (vertikální) na 200%.



(Pro vytvoření větších mraků jsme zvětšili měřítko.)

Vytvořili jsme šum o větší struktuře, jehož výsledkem budou větší mraky, které také budou roztažené do stran.

V části nastavení clipů (nastavení intenzity kanálu), nastavíme Low (spodní) klip na 53% a High (vrchní) klip na 73%.



(Použití low klipu a high klipu na generování bílých mraků.)

Toto těsné vymezení hodnot šumu vytvoří z většiny tmavších ploch plochy černé a ze světlých bílé. Tak na místo zamlžené a zatažené oblohy máme několik bílých načechraných mraků.

Zavřeme dialogové okno 2D Noise (2D šumu) stisknutím tlačítka OK a vrátíme se do dialogového okna Fusion.

Na levé straně dialogového okna shaderu Fusion, nastavíme krycí mód na Screen (překrýt),(tyto krycí módy jsou stejné jako druh krytí vrstev u Photoshopu). Mraky se nyní "míchají" s přechodem.

Mód Screen (překrytí) smíchá mraky s přechodem v závislosti na jasu mraků.

Zavřeme dialogové okno shaderu Fusion stisknutím tlačítka OK a zvolíme Render > Render View (renderovat pohled) z hlavního menu.

Souhrn:

Můžeme dostatečně kontrolovat viditelnost mraků pomocí míchacího posuvníku (krytí) v shaderu Fusion, nebo můžeme zkusit jiné módy interakce kanálu pro vytvoření rozdílných výsledků. Módy míchání kanálů pracují stejně, jako interakce vrstev ve 2D grafických aplikacích. Místo kanálu přechodu a šumu můžeme kombinovat každý kanál s dalším shaderem Fusion, který bude opět obsahovat další dva navzájem mixované kanály. Shader Fusion nám umožňuje míchat cokoliv s čímkoliv. Není limitován pouze na shadery, pomocí něj můžeme mixovat i shader s obrázkem. Je to zřejmě jeden z nejsilnějších nástrojů v balíku shader bhodiNUT.



Pokročilé texturování 3, Špinavá měď

bhodiNUT SLA shadery se mohou použít pro simulaci širokého spektra materiálů. Použijeme jeden z 3D shaderů pro vytvoření prastarého kusu mědi.



Všechny bhodiNUT 3D shadery (také známé jako volumetrické) mají vlastní uživatelská rozhraní. Některé složky jako třeba Specularity (odrazivost), Roughness (nerovnost povrchu) i Reflection (odlesk) jsou zařazeny do všech druhů 3D shader, ale jsou zde i specifické vlastnosti pro specifické shadery.

BANJI se používá pro sklo a průhledné plochy, BANZI pro dřevo, CHEEN pro elektronové mikroskopické typy materiálů, DANEL pro kovové plochy, MABEL pro mramorové povrchy a NUKEI pro povrchy skládající se z dvou povrchů, třeba dodáním části povrchu žíhaného vzhledu či rzi.

NUKEI se může také použít pro vytvoření povrchů, které mají na své ploše vrstvu prachu či špíny, což si právě ukážeme na několika následujících stránkách. Vytvoříme materiál pro měděnou trubku s vrstvou špíny na vrchní části. Tato vrstva špíny potom bude renderována pouze na vrchních plochách. Náš shader bude kombinovat NUKEI Falloff, shader Fusion a shader Noise (šum).

Nahrajeme si soubor pojmenovaný 'Dirty Copper Before.c4d' z adresáře Texturing - SLA 2, který je v adresáři CINEMA 4D Tutorials.



(Pro pokračování si nahrajeme scénu.)

Tato scéna obsahuje kouli a trubku.

V Material manageru zvolíme File > bhodiNUT Volume > bhodiNUT NUKEI.



(Seznam 3D shaderů je k dispozici v tomto menu Material Manageru.)

Seznam volumetrických 3D shaderů je v menu Material manageru.

Nový materiál přiřadíme objektu koule a Sweep NURBS (trubka, protažení profilu podél křivky) tažením materiálu z Material manager nad jednotlivé objekty v Object manageru.

Dvakrát poklikáme na náhled materiálu v Material manager a otevřeme tak dialogové okno shaderu NUKEI. Klikneme na nápis Diffuse (difuze, rozptýlení) a otevřeme stránku s nastavením této položky.



(Stránka Diffuse definuje celkovou barvu prvého povrchu NUKEI.)

Tato sekce definuje celkovou barvu prvého povrchu, tedy barvu mědi.

Nastavíme hodnoty posuvníků na oranžovou (R=100%, G = 60%, B = 40%).

Přemístíme se na stránku Specular 3 (odrazivost, zrcadlivost) a nastavíme pomocí posuvníků barvu na stejnou barvu jako na stránce Diffuse.

Nastavili jsme barvu difúze na oranžovou a potřebovali jsme nastavit barvu odrazu také na oranžovou, protože jinak by zůstala nastavena nepřirozená výchozí modrá barva. 3D shadery bhodiNUT umožňují nastavovat tři barvy odrazu místo jedné. To oproti normálním materiálům programu CINEMA 4D, které mají pouze jeden kanál, poskytuje velkou míru kontroly. Každý kanál odrazu má výchozí nastavení a prvé dva nám již pro naše záměry svým nastavením vyhovují a tak jsme nastavili právě jen třetí kanál.

Přemístíme svou pozornost na stránku Fusing a nahrajeme šipkou vedle pole Image shader bhodiNUT 3D Noise (šum). Stiskneme tlačítko Edit a otevřeme dialogové okno shaderu 3D Noise.

Nastavíme Global Scale (celkové měřítko) na 500% a zavřeme dialogové okno.

Na malém náhledu je nyní vidět i druhý (špinavý) povrch.

V dialogovém okně NUKEI, najdeme malé rozbalovací menu pod náhledem materiálu a typem zobrazení náhledu a zvolíme Surface 2.

Změna Surface 1 do Surface 2 je krokem, po kterém můžeme editovat parametry druhého, špinavého povrchu.

Přemístíme se na stránku Diffuse a nastavíme hodnotu posuvníku na 0%.

Špinavý povrch je nyní kompletně černý. To je vše, co zatím potřebujeme v této stránce změnit.

Na stránce Fusing nahrajeme do pole pro vložení obrázku shader bhodiNUT Fusion (tím přemažeme 3D Noise). Klikneme na tlačítko Edit a otevřeme dialogové okno s nastavením shaderu.

3D Noise sám nedokázal vytvořit špinavý povrch tak, aby se projevoval pouze na vrchních partiích našich objektů. K tomu potřebujeme pomocí shaderu Fusion kombinovat 3D Noise a speciální shader, který bude kontrolovat, kde bude shader 3D Noise viditelný.

V dialogovém okně shaderu Fusion nahrajeme do Basic Channel (základní kanál) shader bhodiNUT 3D Noise.

Do Blend Channel (míchací kanál) nahrajeme shader bhodiNUT Falloff a klikneme na tlačítko Edit pro jeho editování.

Shader Falloff je podobný shaderu Gradient (přechod), který jsme použili v předchozím tutoriálu při výrobě oblohy. U shaderu Falloff je přechod mapován na povrch objektu v závislosti na umístění jednotlivých částí povrchu objektu. V našem případě chceme, aby se špinavý povrch projevil na těch částech plochy, které směřují vzhůru a ne na těch, které směřují dolu. Někde mezi nimi se bude zmenšovat špinavá plocha do čisté.

Uchopíme střední knot z editace přechodu a tahem vzhůru jej odstraníme.

Táhneme levý knot na pozici okolo 60%.

Dvakrát poklikáme na pravý knot a použijeme okno nastavení barvy na zvolení bílé barvy.



(Shader Falloff vytvoří omezení zobrazení špinavé plochy pouze na vrchní části objektů.)

Zavřeme dialogové okno shaderu Falloff.

V dialogovém okně shaderu Fusion zvolíme mód krytí na Levr a hodnotu Blend (míchání) nastavíme na 75%.



(Nastavení módu míchání Levr pro míchání přechodu s 3D šumem, výsledkem jsou roztřepené okraje.)

Levr je speciální mód, který dodá použitému přechodu strukturu šumu s tvrdým a roztřepeným okrajem. Hodnota Blend kontroluje, jak tvrdý tento okraj je.

Zapneme možnost Invert Output (inverse výstupu).

Když to takto nastavíme, tak se v náhledu materiálu zobrazí špinavá plocha ve vrchní bílé oblasti. Před tímto krokem byla bílá spodní oblast, což jsme nechtěli. Zapnutí možnosti Invert Option nám otočí toto zobrazení bez nutnosti měnit samotný přechod Falloff.

V Base Channel klikneme na tlačítko Edit a otevřeme dialogové okno shaderu 3D Noise. Nastavíme globální měřítko na 30% a dialogové okno zavřeme.

Touto úpravou měřítka jsme zjemnili drsnost špinavého povrchu. Toto zjemnění vypadá podstatně přesvědčivěji.

Zavřeme dialogové okno shaderu Fusion.

Jak můžeme vidět na náhledu materiálu, tak je černá špína na vršku koule.

Zavřeme dialogové okno shaderu NUKEI a zvolíme z hlavního menu Render > Render View.



(Na vrchních částech objektů nyní je silná černá vrstva špíny.)

Nyní máme na vrchních partiích naší lesklé měděné trubky černou vrstvu špíny. Pro kontrolu šířky této špíny musíme změnit přechod v shaderu Falloff. Například přemístěním černého levého knotu doprava zúžíme výsledný špinavý pruh.

Souhrn:

Shadery bhodiNUT jsou silným a fenomenálním nástrojem a experimentování je jedním z nejlepších způsobů, jak se s nimi naučit pracovat. Pro začátek je nejlepší si zkoušet hrát se shaderem Fusion. Fusion umožňuje vzít dva materiály a ty kombinovat. Například pro vytvoření dlaždicové podlahy stačí skombinovat shader s hrbolatostí se shaderem, který bude definovat dlaždice.