Materiálové kompozice v 3ds max - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

Navigace:  » Úvodní stránka  » 3D grafika  

30. ledna 2004, 00.00 | Materiálový editor poskytuje široké možnosti pro tvorbu materiálů a to zejména díky své stromové struktuře. Složky mají svůj konkrétní účel a vytvořené mapy je možné dále dělit a rozvětvovat. V tutoriálu se podrobně zaměříme na filozofii práce s materiály tak, abychom byli schopni vytvářet vzhledově dokonalý materiál i bez nutnosti širší znalosti práce s 2D grafickými editory.

{Základní informace}

Materiálový editor 3ds max poskytuje široké možnosti pro tvorbu materiálů a to zejména díky stromové struktuře, do které lze požadované materiály vytvářet. Klasický počítačový materiál bývá složen ze známých a i v jiných programech používaných složek, jako je například barva povrchu, průhlednost, lesklost, nerovnost, zrcadlení atp. Do těchto základních "větví" je možné vkládat materiálové složky z materiálové knihovny 3ds max, jako je například Bitmap, Gradient, Mask, Planet, Raytrace, Stucco atd. Je nutné si uvědomit, že každá z těchto složek slouží k nějakému konkrétnímu účelu a má své pevné místo v onom pomyslném materiálovém stromu. Je také dobré vědět, že většina z těchto map je schopná se dále dělit a rozvětvovat. Pokud uživatel dodrží filozofii a funkci danou každé konkrétní mapě, bude schopen vytvořit vzhledově dokonalý materiál i bez nutnosti širší znalosti práce s 2D grafickými editory.

Velmi silným nástrojem při vytváření materiálů jsou kompozice. Ne vždy je totiž k dispozici bitmapa, kterou stačí na objekt "nalepit" a vyrenderovat. Velmi často je potřeba výslednou mapu složit z několika textur, tak jako to například prezentuje tento obrázek:

Možnosti užití kompozic jsou samozřejmě velmi široké. Co je podstatné, je vědět, že takto lze míchat nejen materiálové mapy, ale i celé materiály. U map je pak možné využívat alfa kanálů, a to buď přímo ze souborů, nebo z pseudoalfa kanálů, vytvořených pomocí intenzity RGB barev. Ale i když textura žádný alfa kanál neobsahuje, je možné ji v kompozicích použít.

V 3ds max jsou čtyři kompoziční mapy: Composite, Mask, Mix a RGB Multiply a tři kompoziční materiály: Blend, Composite a Shellac.

Kompoziční mapy

Composite mapa může vzájemně sloučit až tisíc jednotlivých složek. Princip fungování si lze představit jako pauzovací průhledné papíry naskládané na sobě - každá vrstva má mimo svůj obsah definovanou i průhlednost - alfa kanál, která určuje, co je ve vrstvě vidět a co ne. Složením všech vrstev dohromady vznikne výsledný obraz.

Set Number: Určuje počet použitých složek kompozice
Map1, Map2, Map3 .... Jednotlivé složky, kterým může být přiřazena jakákoliv mapa z Material/Map Browseru. Nejčastěji to však bývá Bitmapa s definovaným alfakanálem.

Pokud ve složce použijete bitmapu, máte možnost výběru, co bude určovat průhlednost vrstvy.

Image Alpha - průhlednost je určena ze zdrojového obrázku (tiff, tga, gif ...). Ovšem pozor, ne každý obrázek v tomto formátu musí nutně alfa kanál obsahovat!
RGB Intensity - průhlednost je určena intenzitou barev obrázku, vhodné pro černobílé obrázky nebo obrázky s určitým počtem barev. V některých případech lze použít i vícebarevné obrázky
None (Opaque) - alfa kanál není použit a vrstva je neprůhledná

Pro správnou polohu textury na objektu slouží mapovací souřadnice a různé typy mapování. Jak ale zajistit správnou pozici v případě, kdy je na jednom objektu díky kompozici několik textur? Odpověď je velmi jednoduchá - pomocí map kanálů - Map Channel. Každá materiálová složka má v materiálovém editoru část Coordinates. 

Zde se nastavuje hodnota Map Channel pro právě editovanou složku. Pokud použijete například UVW Mapping, můžete si i u něj nastavit Map Channel, který bude ovlivňovat. Právě toto je jeden z případů, kdy můžete použít i texturu bez alfa kanálu. Pokud jí totiž vypnete parametr Tile v souřadnicích U a V (v části Coordinates v materiálovém editoru), lze jí potom umístit pomocí mapování kamkoliv na objekt. Takto lze jednoduše pomocí bitmapy vytvořit například etiketu na láhvi.

Díky MASK mapě je možné zobrazit texturu pomocí jiné textury, neboli, u mapy, která neobsahuje alfa kanál, ho určit pomocí jiné mapy. Můžeme si představit výše uvedenou etiketu, samozřejmě nějakého neobvyklého tvaru, kterou ale máme k dispozici jen ve formátu jpg. Stačí si v nějakém grafickém editoru vytvořit černobílou texturu, která bude určovat, co na etiketě vidět bude a co bude neprůhledné. Bílá barva určuje neprůhlednost, místo ní je tedy zobrazena původní textura, černá barva bude vytvářet průhlednost, místo ní tedy bude vidět podkladová barva (Diffuse) a ostatní složky materiálu.

Map - podkladová textura
Mask - textura určující průhlednost
Invert Mask - průhlednost je definována inverzně

Pomocí MIX mapy lze vzájemně míchat dvě barvy nebo složky. Tento úkon je možné pomocí parametru Mix Amount i animovat a vytvářet tak efekt postupné změny jednoho materiálu v druhý. Místo parametru může být i textura, pokud je použita animovaná mapa (např. Noise), je možné docílit velmi zajímavých efektů. Dále je možné pomocí parametrů Mixing curve určovat ostrost přechodu mezi jednotlivými mixovanými materiály.

Swap - Prohazuje mezi sebou mixované složky
Color #1, Color #2 - nastavení barev pro jednotlivé složky
Maps - jednotlivé složky, kterým může být přiřazena jakákoliv mapa z Material/Map Browseru.
Mix Amount - číselná hodnota určující poměr smíchání: 0 - je zobrazena první složka, 100 - je zobrazena druhá složka - 50 - poměr smíchání složek je stejný
Use curve - ostrost přechodu je definována křivkou v okně Mixing curve
Transition zone: - hodnoty určující vzhled křivky definující přechod mezi mixovanými složkami. Pokud jsou hodnoty blíže u sebe, bude přechod ostřejší, hodnoty s velkým rozestupem zapříčiní pozvolný přechod

RGB Multiply mapa kombinuje dvě složky násobením jejich RGB hodnot. To je velmi výhodné například u Bump efektu, kdy chcete nerovnosti na objektu definovat více texturami. Pokud textura obsahuje alfa kanál, je ho možné použít, nebo opět znásobit hodnoty obou složek. Je také možné použít kombinaci barvy a textury, čímž dojde k zabarvení použité textury.

Color #1, Color #2 - jednotlivé složky, barvy nebo textury, jejichž RGB hodnoty se mezi sebou násobí
Map #1, Map #2 - použití alfa kanálu textury, pokud existuje
Multiply Alphas - Vytvoření nového alfa kanálu znásobením RGB hodnot alfa kanálů míchaných složek

[-more-]{Kompoziční materiály}

Kompoziční materiály

Blend materiál - pracuje podobně jako mapa Mix, ovšem na úrovni materiálu. Blend pomocí parametru Mix Amount míchá nejen textury, ale veškeré nastavení dvou materiálů. Místo parametru Mix Amount je také možné použít texturu (masku) a prolnutí obou materiálů přesněji definovat pomocí Mixing curve.

Material 1, Material 2 - Míchané materiály
Interactive - Vybraný materiál je zobrazen v pracovních oknech 3ds max
Mask - Maska definující prolnutí materiálů. Může být použita jakákoliv mapa z Material/Map Browseru, i animovaná.
Mix Amount - číselná hodnota určující poměr smíchání: 0 - je zobrazena první složka, 100 - je zobrazena druhá složka - 50 - poměr smíchání složek je stejný
Use curve - ostrost přechodu je definována křivkou v okně Mixing curve
Transition zone: - hodnoty určující vzhled křivky definující přechod mezi mixovanými složkami. Pokud jsou hodnoty blíže u sebe, bude přechod ostřejší, hodnoty s velkým rozestupem zapříčiní pozvolný přechod

Composite materiál - je schopen smíchat až 10 různých materiálů. Ty jsou na objekt vrstveny postupně podle číselného seřazení. Mezi sebou jsou kombinovány třemi metodami: sčítáním, odčítáním, nebo pomocí číselného parametru.

Base Material - základní materiál objektu
Mat 1 až Mat 9 - míchané materiály
A (additive) - materiály jsou smíchány pomocí součtu hodnot jejich průhlednosti (viz obr) 
S (subtractive ) - materiály jsou smíchány pomocí rozdílu hodnot jejich průhlednosti (viz obr) 
M (mix) - poměr smíchaného materiálu je zastoupen pouze číselnou hodnotou
Amount - číselná hodnota smíchání 

U kompozic A a S je rozsah číselné hodnoty 0 - 200. Při hodnotě 0 nedochází ke kompozici a je zobrazena horní složka, při hodnotě 100 dojde k plné kompozici. Při použití vyšší hodnoty je kompozice znásobena - průhledné oblasti materiálu jsou zmenšovány, může dojít až k úplnému potlačení spodního materiálu.

Shellac znamená v překladu druh pryskyřice. Shellac materiál je tedy něco jako nalakovaný objekt. V 3ds max se Shellac skládá ze dvou složek - základní a "lakovací", která je dána nad základní. Nejde o klasické míchání dvou materiálů, spíše o jakési vrstvení. Barvy lakované vrstvy jsou přidány k barvám základního materiálu pomocí parametru Shellac Color Blend, jehož hodnota není nijak omezena. Vyšší hodnoty mají za následek přesycení barvy "lakovací" vrstvy.

Base Material - základní materiál
Shellac Material - "lakovací" vrstva
Shellac Color Blend - číselná hodnota udávající poměr smíchání složek.

Dokonalé kompozice

Výše popsané mapy a materiály dovolují vytvářet i velmi složité a rozvětvené kompoziční materiály. Ve svém základě poskytují dobré výsledky i začátečníkům. Zkušení uživatelé, které se do této problematiky ponoří, mohou dále využít dalších možností a parametrů 3ds max, jako jsou například parametry v Output Rollout, pro lepší kontrolu nad vzhledem kompozice, nebo parametry v Extended Parameters, pro citlivější a uživatelsky přesnější nastavení průhlednosti jednotlivých materiálů.

Materiálové kompozice jsou bezesporu širokou oblastí možností v 3ds max, díky kterým je možné i bez speciálních 2D grafických editorů dosahovat úchvatných materiálových efektů.

[-more-]{Názorný příklad}

Názorný příklad

Aby tento článek někomu nevyzněl jakou pouhý popis funkcí či výpis z elektronické nápovědy, na následující malé ukázce si stručně ukážeme možnosti materiálové mapy Mix. Pokusíme se vytvořit materiál melounu a to bez použití jakékoliv rastrového obrázku, tedy pouze za pomocí barev a matematických textur.

V 3ds max, lhostejno které verzi, spusťte materiálový editor a do difúzní složky vložte mapu Mix. Provede to buď kliknutím na malý čtvereček vedle barvy Diffuse v okně Blinn Basic Parameters, nebo rozbalení složky Maps a kliknutím na pole None vedle složky Diffuse Color.

Nyní přiřaďte do první složky (Color1) texturu Noise a do druhé složky (Color2) texturu Marble. Noise bude vytvářet barevné zelené fleky po celém povrchu melounu. Marble vytvoří charakteristické roztřepené melounové pruhy. U mapy Noise nastavte tyto hodnoty:

Size: 0,05
Low:0,3
Color1:0,75,4 (RGB)
Color2:96,143,99 (RGB)

U mapy Marble nastavte toto:

Size: 0,05
Vein width:0,02
Color1:0,0,0 (RGB)
Color2:59,129,49 (RGB)

Ostatní hodnoty ponechte tak jak jsou. Je také důležité změnit souřadný systém umístění Marble mapy: V části Coordinates zadejte Sources: Explicit Map Channel. Implicitně je totiž definovaná souřadným systémem objektu a mapování na ni nemá vliv. Pro lepší orientaci si můžete materiál pomocí ikony Show Map in Viewport v materiálovém editoru nechat zobrazit přímo v pracovním okně 3ds max. Je však nutné používat OpenGL nebo DirectX ovladače.

Aby se na modelu melounu zobrazovaly oba materiály, vytvoříme jejich kompozici pomocí parametru Mix Amount u materiálu Mix. Nastavte ji na hodnotu: 50.

Nyní již stačí jen vytvořit model melounu. Nám postačí obyčejná koule s poloměrem 50, kterou pomocí Non Uniform Scale zdeformujeme v ose X (přece jen meloun zas tak obyčejná koule není). Následně přiřadíme modifikátor UVW map u kterého nastavíme Mapping: Spherical, U Tile na 1,2 a Alignment nastavte podle osy Y. Nyní stačí vyrenderovat první náhled, i bez světel a stínů. 

Je samozřejmé, že existuje tisíc různých způsobů, jak vytvořit materiál melounu, jistě mnohem hezčího a realističtějšího. To však nebylo smyslem této ukázky.

Zde si můžete stáhnout finální scénu ve formátu 3ds max6 a zde samotný materiál melounu.