Blender, 1001 мелочь

Приёмы работы с Blender версии 2.79, продолжение. На этот раз затронуты материалы. Для понимания более базовых принципов и инструментов рекомендуется обратится к предыдущей статье.

Материалы

Для того, чтобы назначать объекту материал и редактировать его свойства, понадобится найти на панели Properies (находится слева, ниже окошка Outliner'а, в котором отображается список объектов на сцене) вкладку Material (обозначена розовым шариком).



Когда объект выделен в сцене (или выбран в списке Outliner'a), то на вкладке Material будут видны параметры материала текущего объекта. Если объект не может иметь материалов (камера, лампа и так далее), то и подобной вкладки у него не появляется.

По умолчанию у добавляемых в сцену примитивов материалы отсутствуют (если выбран рендер Cycles) и в окне вкладки материалов пусто. Чтобы добавить простейший материал нужно нажать в том окне кнопку + New и на объекте появится материал с шейдером Diffuse.Сам объект визуально почти не изменится, оставаясь всё таким же белым, зато теперь можно менять его цвет и насыщенность, щёлкнув по параметру Color.



Добавление нового материала


На панели Properties находим вкладку Material


Жмём кнопку "+ New"


Теперь на объекте появился стандартный материал Diffuse (если появилось что-то другое, то убедитесь, что на самой верхней панели выбран рендер Cycles Render)


Нажав на белый прямоугольник можно выставить другой оттенок и уровень яркости цвета


Для того, чтобы видеть сцену с полноценным просчётом материалов и света, нудно включить режим Rendered (для того чтобы нормально двигать и редактировать объекты нужно будет вернуться обратно в режим Solid)

Щелкая по параметру Surface можно выбрать другой шейдер, вместо Diffuse BSDF. К часто используемым относятся, например, Emission (материал излучает свет), Glass BSDF (стеклянные и прозрачные поверхности) и Glossy BSDF (глянцевые - бликующие и зеркальные поверхности).



Также имеется комплексный шейдер, в котором собрано сразу очень много параметров (блики, свет, подповерхностное рассеивание и так далее) - Principled BSDF (основной шейдер в более поздних версиях Blender, где появился рендер Eevee). По умолчанию его материал выглядит как Diffuse с небольшой примесью Glossy.

Из прочих шейдеров можно отметить Anisotropic BSDF (такой же зеркально-бликующий как и Glossy, но с возможностью сильнее искажать отражение), Transparent BSDF (регулирующий степень прозрачности объекта) Subsurface Scattering (придающий поверхности более восковой или органический вид) и Velvet (создающий вычурный эффект бархатистой ткани).

Для того, чтобы более разнообразно управлять шейдерами материала и комбинировать из них что-то посложнее - открываем специальный Node Editor. Проще всего использовать для этого нижнее окно, где по умолчанию открыта временная линия (Timeline).


Меняем нижнее окно на редактор узлов

Открыв в нижнем окне Node Editor мы увидим материал текущего объекта в более развёрнутом состоянии - в виде связанных узлов. Например, для Diffuse там отобразится шейдер Diffuse, соединённый с узлом Material Output. Кстати, узлы могут появиться слишком мелкими и для увеличения изображения в этом окне пользуемся всё теми же кнопками, что и обычно (колесико мышки или Numpad + и Numpad -).

Принцип здесь такой, что цепочку узлов можно усложнять, но в итоге она приходит в финальный узел Material Output (чаще всего на основной его канал Surface), чтобы наконец отобразиться на объекте. Если же к Material Output ничего не присоединено, то объект просто будет отрисован совершенно чёрным.


Щелкаем на самый левый значок в нижней панели окна и выбираем Node Editor


Теперь нижнее окно показывает редактор узлов и в самом низу выводится панель с его инструментами. Теперь мы видим узлы материала более наглядно - узел Diffuse подключен к выводящему узлу Material Output


Щёлкнем на параметр Color узла Diffuse, чтобы поменять его цвет


Если разорвать соединение узлов, то Materail Output не получает информации и выводит в качестве материала черноту

Добавление новых узлов и шейдеров


Изменим стандартный Diffuse материал в окне Node Editor. Добавим туда светящийся шейдер: Add - Shader - Emission


Узел появился в окне, но пока к выводу подключен старый шейдер Diffuse


Подключаем вместо него новый шейдер


У шейдера Emission можно регулировать силу света в параметре на самом узле или сбоку, на вкладке Material (пока в материале не слишком много узлов, тогда сбоку найти нужный параметр проблематично). Например, сейчас сила света установлена в 20, вместо 1.


Цвет узла также можно выставлять как на нём, так и в окне сбоку
Стоит освоить один из ключевых приёмов - смешивание шейдеров. Новые шейдеры добавляются через пункт Add на нижней панельке окошка Node Editor (Add - Shader - выбрать нужный из списка). Далее, чтобы смешать два шейдера вместе нужно добавить особый узел, Mix Shader, и затем присоединить их выходы к нему (находится в том же списке Add - Shader). По умолчанию смешивание двух компонентов происходит в пропорции 1 к 1, но двигая ползунок можно регулировать степень влияния каждого компонента.


Смешение двух диффузных шейдеров (белого и красного). Образец результирующего материала всегда можно видеть справа (не только на сцене), если раскрыть графу Preview

По сути, фактор смешивания в Mix Shader (параметр Fac) представляет собой элементарную маску, которая в крайних положениях ползунка может быть либо полностью чёрной (виден только первый компонент смешивания) либо полностью белой (виден только второй компонент смешивания), а в промежуточных положениях даёт различные градации серого (оба компонента вносят свою долю в результат).

Смешивание шейдеров


В Node Editor открыт стандартный Diffuse материал. Добавим сюда шейдер смешивания Add - Shader - Mix Shader


Теперь добавим шейдер стекла Add - Shader - Glass BSDF


Разместим Diffuse и Glass левее Mix Shader


Теперь подключим выходы BSDF к двум входам Shader у Mix Shader, а его собственный выход к параметру Surface у финального правого узла


Изменим цвет Diffuse, чтобы нагляднее заметить смешивание


Переведём ползунок у параметра Fac в крайнее левое положение. Теперь в материале преобладает Diffuse


Передвинем ползунок в крайнее правое положение. Теперь материал стал полностью стеклянным.

Если хочется более интересного смешения, можно подключать к MixFactor, например, текстуры. Для простоты, в узлах NodeEditor уже содержится несколько предустановленных текстур, например, процедурные Musgrave Texture, Voronoi Texture и Wave Texture для достаточно наглядных хаотических либо упорядоченных узоров. Если подключить такую текстуру к параметру Color узла Diffuse, то можно увидеть, что объект заполнен тёмными и светлыми областями. Если же эта текстура подключена к параметру Fac узла Mix Shader, то в тёмных областях будет преобладать один из компонентов смешивания, а в белых другой.

Кстати, параметр каждого узла справа может быть подключен в разное количество мест одновременно. Например, текстура через параметр Color может быть подключена сразу и к цветам нескольких узлов, или, например, в то же время и к параметру Fac.

Ещё один полезный вариант - использовать в качестве фактора смешивания узел Freshnel (формула для упрощённого расчёта эффекта Френеля). При таком смешивании на тех частях объекта, на которые мы смотрим под углом, будет более выражен один из компонентов, а на тех, куда мы смотрим более прямо - другой компонент Наиболее частое использование - более реалистично выглядящая поверхность воды или стекла, когда по Френелю смешиваются шейдеры Glass (прозрачность при прямом взгляде) и Glossy (зеркальность и непрозрачность при взгляде под углом).


Френель в качестве фактора смешивания


Если материал должен просто накладывать на объект произвольное изображение, тогда нужно добавить узел ImageTexture, в котором есть диалог загрузки пользовательского изображения. Далее присоединить его к параметру Color, того же стандартного узла Diffuse (или Principled). Пока изображение не выбрано материал будет фиолетового цвета. Когда мы укажем текстуру, то... скорее всего изображение всё ещё не будет наложено на объект. Происходит это по причине того, что у материала в данном случае нет информации о том, как следует разместить текстуру по поверхности объекта.

Добавление текстуры к шейдеру


Узел Image Texture добавлен, но не выбрано изображение. Чтобы его подключить нужно нажать на кнопку Open и указать файл с картинкой в появившемся диалоге


Теперь изображение указано, но по прежнему ничего не видно, так как нет развёртки


Если добавить авторазвёртку (появилась строчка справа в UV Maps), то станет видно как накладывается изображение

Для того, чтобы изображение наложилось хотя бы как-нибудь, при отсутствии нормальной развёртки, можно воспользоваться парой простых методов: создать автоматическую текстурную развёртку для объекта или добавить в материал ещё один узел, который будет задавать принципы проецирования текстуры на объект.

В первом способе нужно просто зайти на вкладку Data текущего выделенного объекта и нажать на плюсик слева в окошке графы UVMaps. После чего сгенерируется автоматическая развёртка и в это окошко добавится строчка UVMap (предустановленное имя для каждой новой авторазвёртки ). Теперь на объекте появится изображение, хотя и будет наложено, скорее всего, с различными растяжками и прочими дефектами.

Упрощённое добавление авторазвёртки:

Выделяем нужный объект, и на панели Properties находим вкладку Data. Нажимаем плюсик в графе UV Map. Если после этого объект будет как-то редактироваться, то желательно после редактирования удалить ему старую авторазвёртку и добавить новую.

Узел Texture Coordinate

Другой способ - добавим узел Texture Coordinate и подключим исходящий параметр Generated к входящему параметру Vector, на левой стороне узла Image Texture. После чего переключим метод проецирования с плоского (Flat) на объёмный - нужно нажать на третью кнопку в узле Image Texture (Flat) и выставить там другой вариант (Box либо Sphere).


Добавим Texture Coordinate, выбрав его в меню Add - Input


Подключим выход Generate ко входу Vector нашей текстуры - теперь появилось изображение


Изменим способ проецирования Flat на Box...


вот что получилось


Попробуем другой метод, Sphere - теперь результат стал получше

Узел Mapping

Что в первом, что во втором случае пригодится узел Mapping для изменения размера. Этот и прочие преобразующие/конвертирующие узлы следует подключать в правильные места, например, Mapping подключенный между Texture Coordinate и Image Texture будет вмешиваться в передаваемый вектор (в том числе регулировать размер текстуры), а если его поместить уже после Image Texture к линии Color, то он будет регулировать уже цвет (а не размер, поворот и смещение текстуры).


Добавляется через Add - Vector


Поначалу ничего не меняется, но зато теперь можно управлять параметрами размера смещения и поворота


Например, здесь было добавлено вращение по Y на -150 и размеры уменьшены с 1 до 0,1. Если переключаться по верхним кнопкам узла (Texture, Point, Vector, Normal), то при одних и тех же прочих выставленных значениях изображение будет накладываться несколько иным образом.


А вот что получилось бы, если передвинуть узел Mapping так, чтобы он следовал уже после Image Texture, вмешиваясь в её цвет. В данном случае установлен поворот на 90 по Z.

Эффект псевдорельефа

Для придания материалу эффекта микрорельефа любые текстуры можно подключать к параметру Displacement финального узла Material Output.


Имеем зелёный Diffuse материал


Добавляем, например, Voronoi Texture


И подключаем её ко входу Displacement

Пара слов про покраску моделей вручную

Для того чтобы красить по модели, нужно добавить ей развёртку и создать материал с текстурой (как описано выше в "Добавлении текстуры к шейдеру"). Скорее всего нам нужно пустое изображение для покраски - Blender может сам его создать, для этого переключим нижнее окно где открыт Node Editor на UV/Image Editor. Здесь нужно кликнуть на кнопке + New внизу (или по кнопке с + если какие-то текстуры уже есть и выбраны сейчас) и сохранить текстуру под любым именем. Теперь эта текстура будет доступна для выбора внутри текстурных узлов в материале.



Теперь можно выделить модель и в отображающем её окне нажать на надпись внизу - Object Mode - где выбрать другой режим: Texture Paint. Если развёртка и материал не назначены, и в материале отсутствует текстура - Blender напишет предупреждение. Если же требования выполнены - курсор мыши станет рисовать по модели, при зажатии кнопки. А слева в окошках появятся настройки рисования - тип кисти, цвета, сила мазка, величина рисующей области, степень прозрачности, режим рисования и так далее.

Изменения на модели видны в реальном времени в редакторе во всех режимах отображения, кроме Rendered. Чтобы увидеть изменения на Rendered (и на итоговых рендерах сцены) надо вернуться в окошко UV/Image Editor, найти текстуру по которой мы рисуем и сохранить её (выбрав слева внизу опцию Image и далее Save as Image или Save Image).

Можно красить не только по самой модели, но и по изображению, открытому в UV/Image Editor. Для этого надо щелкнуть внизу этого окна на строчке View и выбрать там другой режим - Paint. Тогда можно будет рисовать по самому изображению тоже. При этом будут видны островки развёртки, полупрозрачно наложенные поверх текстуры.



Тут стоит помнить один важный нюанс - когда мы рисуем кисточкой по модели, то накладываемый цвет по умолчанию не вылезает за пределы островков развёртки. При этом, на рендере или внутри игры на модели могут просвечивать швы развёртки, так как на разном удалении от камеры текстура будет давать усреднённый цвет пикселя на краях островков развёртки. Поэтому нужно закрашивать с напуском - немного выводя цвет за пределы островков. В этом как раз может помочь рисование по самой текстуре. Однако, можно через дополнительные настройки увеличить степень выхода краски за край островков развёртки, что поможет поправить эту проблему и во время рисования по модели тоже.