Adobe Substance Painter

Poziom: bardzo łatwy 1/5

Wraz z rosnącym zainteresowaniem nauką tworzenia grafiki trójwymiarowej i coraz większą dostępnością narzędzi służących do jej budowy, równolegle rośnie zainteresowanie łatwym i jednocześnie efektownym sposobem nakładania na modele 3D materiałów i tekstur. Adobe Substance Painter to obecnie najbardziej znane, profesjonalne narzędzie do materiałowania i teksturowania modeli 3D. Równocześnie przez swój stosunkowo niski próg wejścia, pozwala na dodanie do modeli 3D podstawowych cech materiałów w sposób bardzo prosty i intuicyjny.

Obecnie w grafice 3D stosuje się tzw. materiałowanie PBR (Physically Based Rendering). Są to materiały, które poprzez swoje parametry potrafią w bardzo realistyczny sposób reagować z oświetleniem otoczenia. Parametry te mają pewne odzwierciedlenie w świecie rzeczywistym. Na przykład takie pojęcia jak kolor (Base Color), połysk (Roughness) czy metaliczność (Metalness) są pojęciami dość intuicyjnymi w naszym świecie i ich znaczenie w grafice komputerowej można od razu zrozumieć bez głębszego wnikania w teorię.

Materiał nałożony na model 3D może posiadać tekstury lub nie. Tekstury są uzupełnieniem materiału, przenosząc detal jego powierzchni z geometrii na obraz. W większości przypadków otaczających nas obiektów nie są one niezbędne. Otaczające przedmioty posiadają po prostu kolor, połysk, metaliczność, ewentualnie jakiś stopień przezroczystości. Dla takich przedmiotów wystarczy podać pojedynczą wartość ich cech. Na przykład jakieś pudełko może mieć kolor biały, buć matowe, niemetaliczne i nieprzeźroczyste. Te kilka parametrów z powodzeniem definuje cały materiał takiego obiektu.

W grafice komputerowej przedstawić można za pomocą trzech wartości RGB (na przykład biel to 1,1,1 a czerń to 0,0,0). Powszechnie znane są również inne konwencje — HSV, Hex czy kody HTML.

Połysk przedstawia się pojedynczym parametrem. Pomiędzy pełnym połyskiem (jak w lustrze) a pełnym matem. W konwencji silnika Unreal 4 (ale również Substance Painter), Roughness wyraża się wartością pomiędzy 0 (pełen połysk) a 1 (pełen mat).

Metaliczność jest pojęciem praktycznie zero-jedynkowym. Przedmioty metaliczne mają parametry 1, a przedmioty niemetaliczne (na przykład plastik) posiadają metaliczność równą 0. Istnieją, choć rzadko, stany pośrednie dla metaliczności — na przykład szyby w oknach ze względu na pewne cechy refleksyjne powinny posiadać nieco podwyższony poziom metaliczności (około 0,4).

Mając tę wiedzę, można już zdefiniować wiele materiałów parametrycznych. Na przykład metale. Złoto będzie miało kolor żółty, połysk bliski zeru i metaliczność jeden. Te trzy parametry z powodzeniem wyczerpują temat materiału czystego złota. Srebro będzie miało kolor biały, połysk bliski zeru i metaliczność jeden. Podobnie jak srebro, lustro (które właściwie jest również srebrem) będzie można osiągnąć, ustawiając kolor na biały, połysk na zero i metaliczność na jeden.

Spróbujmy teraz zdefiniować jakiś materiał w Substance Painter.

Program posiada kilka przykładów gotowych do natychmiastowego wczytania. Dzięki temu można zająć się nauką materiałowania i teksturowania bez potrzeby wykonywania dodatkowo modeli 3D.

W pierwszym etapie w menu “File”, w opcji “Open Sample”, wybierzmy model “Preview Sphere”. 

Pojawi się samplowy model do materiałowania, od razu z nałożonymi warstwami materiału PBR.

Następnie, usuńmy wszystkie warstwy za pomocą ikony śmietnika tak, by pole “Layers” pozostało czyste, a próbkowy obiekt stał się materiałowo neutralny.

Teraz stwórzmy czystą, pojedynczą warstwę materiału za pomocą ikony “Fill Layer”.

W tym kroku, utworzona zostanie neutralna warstwa. Nie zmieni ona wyglądu próbki dlatego, że właśnie posiada parametry, jakie przyjmują obiekty po zdjęciu wszystkich warstw. Warstwa ta natomiast jest już w pełni gotowa do nadania jej wszystkich podstawowych parametrów PBR.

W zakładce “Material” pojawiają się wszystkie podstawowe kanały parametrów PBR. Oprócz wspomnianego koloru, połysku i metaliczności, widać również takie elementy jak Normal, Height, Anizotropy, a zmieniając pewne ustawienia, można uzyskać dalsze cechy, takie jak przezroczystość czy refrakcję. W sumie można za pomocą takiego szeregu parametrów uzyskać wygląd bardzo zaawansowanych materiałów jak na przykład efekt subsurface w cienkich, jadeitowych powierzchniach.

Na szczęście dla początkujących, wygląd zdecydowanej większości materiałów wyczerpują trzy początkowe kanały — Color, Rough i Metal.

 

Stwórzmy dla przykładu parametryczny materiał bardzo połyskliwego, czerwonego plastiku. Materiał taki, jak już łatwo się domyślić, będzie miał następujące parametry — Kolor RGB (1,0,0), połysk (0) oraz metaliczność (1). Wystarczy kliknąć próbnik kolorów, zmienić definicję koloru z HSV na RGB i wybrać parametr 1 dla kanału R. Można też po prostu w palecie kliknąć barwę, jaką tylko się chce uzyskać.

Teraz połysk. Tutaj jest jeszcze łatwiej. Idealny połysk ma parametr równy zero. Wystarczy suwak pod kanałem Roughness ustawić na zero.

Ponieważ plastik wręcz z definicji nie jest metalem, a kanał metaliczności domyślnie ustawiony jest na zero, już tylko dwoma powyższymi operacjami uzyskaliśmy pożądany materiał wysoce połyskliwego, czerwonego plastiku.

 

Stwórzmy teraz dla kolejnego przykładu materiał złota. Złoto ma kolor FFE39D w konwencji HTML.

Połysk ma praktycznie równy zeru i metaliczność równą jeden. Uwzględniając ten drugi parametr (pierwszy nam pozostał po plastiku) otrzymujemy parametryczny materiał złota.

Podobnie uzyskamy srebro (lub lustro) zmieniając w definicji srebra jedynie kolor na pełną biel:

Analogicznie można uzyskać pełną paletę materiałów, zmieniając parametry na różne wartości pośrednie. Zwłaszcza eksperymentując z barwą i połyskiem, starając się pozostawić metaliczność jako raczej wartość zero-jedynkową.

 

Dodając kolejne cechy (parametry) materiału PBR, uzyskać można jeszcze ciekawsze efekty — wspominany subsurface, przeźroczystość, fresnel itd.

 

Na koniec, dodając informację zawartą w teksturach, można tworzyć kombinowane materiały. Na przykład Base Color zastąpić teksturą, ale pozostałe cechy PBR (połysk i metal) pozostawić parametryczne. Można przejść również na pełne teksturowanie PBR, gdzie wszystkie cechy powierzchni obiektu 3D, od koloru poprzez połysk i metal, aż do cieniowania mikrostruktury, zastępuje się zestawami tekstur PBR.