PBR là gì? Phần 2 : Metalness workflow

Các bạn có thể theo dõi thêm nhiều TUTORIAL khác tại ĐÂY.

METALNESS LÀ GÌ?

Metalness hay Metallic là một thông số được thêm vào V-Ray next for Sketchup và 3DsMax. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu Tầm quan trọng của Metalness và lí do tại sao chúng ta thêm thông số Metalness vào vật liệu chuẩn V-Ray để hỗ trợ tốt hơn cho quy trình làm việc PBR trong V-Ray Next.

XÉT VỀ MẶT LÝ THUYẾT.

Trước tiên, nếu bạn chưa biết PBR là gì, thì bạn có thể xem Bài viết này trước.

Thuật ngữ “Physically based rendering” hoặc PBR tự chính nó đã ngụ ý rằng vật liệu được sử dụng trong PBR được dựa trên các hiệu ứng vật lý trong thực tế. Một vài người suy từ đây ra rằng những mô hình tạo bóng khác không được dựa trên vật lý thực là sai.

Mô hình tạo bóng là gì?

Đây là một thuật ngữ trong đồ họa máy tính, gọi tắt là Shader.

Nói một cách dễ hiểu, Nó là một công cụ mô phỏng sự đổ bóng của ánh sáng lên bề mặt vật thể, giúp phần mềm có thể tái tạo lại được các đặc tính về Hình khối, Chất liệu của đối tượng mình muốn mô tả. 

Bất cứ phần mểm render nào như Corona, Vray, Fstorm, Redshift.... cũng đều sử dụng các shader tương tự nhau. Và cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, càng ngày càng có nhiều shader tiên tiến được tạo ra.

Mặc dù các mô hình tạo bóng Real-time không nhất thiết phải dựa trên cơ sở vật lý thực, những công cụ dò tia khác, ví dụ như V-Ray luôn luôn phải dựa trên điều đó. Vì vậy, mô hình tạo bóng PBR trở nên phổ biến trong Real-time rendering vì hai lí do chính:

1. Nó thực sự dựa trên cơ sở vật lí ngoài đời thực.

2. Nó đòi hỏi ít sự biến đổi hơn - Vì vậy ít texture map hơn - để xác định loại vật liệu nhất định.

Bởi vì sự đòi hỏi tài nguyên bộ nhớ (ram) đang ở mức vô cùng cao trong ngành công nghiệp Game, nên mô hình PBR chắc chắn sẽ trở nên rất phổ biến và hiệu quả.

Sự khác biệt chính mà mô hình tạo bóng PBR vượt trội hơn so với các mô hình tạo bóng dựa trên vật lí khác, ví dụ như mô hình sử dụng Bởi V-Ray là cách mà nó mô tả các phản xạ. Hầu hết mọi người đều biết đây là sự bổ sung cho 1 biến số là “Metalness”. Nếu bạn đọc các cuốn sách vật lý, bạn sẽ không thấy bất kì sự mô tả vật liệu nào bằng “Metalness”. Vì thế, hãy cùng tìm hiểu rõ hơn thuật ngữ này nghĩa là gì.

VỀ METALNESS.

Trong thực tế có sự phân biệt giữa hai loại vật liệu: điện môi và dẫn điện (Hay còn gọi là kim loại và phi kim). Vật liệu phi kim cách điện, còn vật liệu Kim loại thì … truyền điện. Vật liệu phi kim có thể kể đến như: thủy tinh, nhựa, gỗ, gốm, da, ... . Vật liệu Kim loại có thể kể đến thép, đồng, vàng, hay nói chung là kim loại.

Vật liệu phi kim.

Vật liệu Kim loại.Click vào ảnh để tìm hiểu thêm thông tin về video hướng dẫn tạo vật liệu này.

Trong vật lý, khi các tia sáng va đập vào bề mặt kim loại, chúng sẽ không bị hấp thụ vào bề mặt mà sẽ bị nảy bật lại phần lớn, đó là lý do tại sao hầu hết mọi người thấy chúng phản xạ rất mạnh và không có tính chất khuếch tán (Diffuse). Nếu chương trình render của bạn dựa trên Spec Gloss workflow thì kim loại thường được tạo ra bằng cách loại bỏ màu khuếch tán và tạo cho kênh phản xạ một giá trị fresnel cao - thường cao hơn nhiều so với những gì bạn thấy trong một cuốn sách vật lý.

Việc thông số Metalness/Metallic được thêm vào như một tùy chọn trong các shader có thể giúp mọi người dễ dàng hơn trong việc thể hiện kim loại. Điều dễ nhầm lẫn là phân biệt một vật liệu là Kim loại hay phi kim; không có trạng thái ở giữa. Thuật ngữ Metalness, và thực tế Biến thiên từ 0 đến 1 thay vì trạng thái 0 hoặc 1, ngụ ý rằng có các mức độ kim loại khác nhau. Trong thế giới thực, thì không có nhiều.

Nhiều người dùng PBR tin rằng việc kiểm soát độ phản xạ của vật thể nên được thực hiện thông qua các giá trị kim loại trong khoảng từ 0 đến 1 và giá trị Chỉ số khúc xạ (IOR) là một hằng số cho tất cả các vật liệu; điều này xét về vật lí là không chính xác. Các vật liệu khác nhau có các giá trị IOR khác nhau và các vật liệu có thể là Kim loại hoặc phi kim.

Thông số Metallic và Metalness trong Vray next.

PBR, VIDEO GAMES và SUBSTANCE DESIGNER .

PBR đã trở nên rất phổ biến trong thế giới Real time rendering với các công cụ như Unity và Unreal, do vậy cũng phổ biến trong ngành công nghiệp Video game. Một công cụ khác được ngành công nghiệp này áp dụng là Allegorithmic’s Substance Designer. Substance cho phép các họa sĩ vẽ map phù hợp với PBR shading và bao gồm Metalness map.

Tuy nhiên, Substance không chỉ phổ biến đối với các nhà thiết kế trò chơi. Nó cũng đang được sử dụng trong Đồ họa kiến trúc, VFX và các ngành công nghiệp khác thực hiện kết xuất CG bằng các công cụ như V-Ray. Do đó, nhiều người dùng muốn sử dụng các map đó với V-Ray. Thế nên, trong V-Ray Next, chúng tôi đã quyết định đưa tham số Metalness vào vật liệu tiêu chuẩn V-Ray để hỗ trợ tốt hơn cho quy trình làm việc PBR.

QUY TRÌNH PBR.

Bây giờ chúng tôi đã chắc chắn rằng bạn nên cân nhắc nhiều hơn về việc có nên dùng metalness hay không, hãy xem cách làm cho vật liệu hoạt động như thế nào. Khi tạo ra vật liệu phi kim, màu Diffuse điều khiển phần chuyển đổi sắc độ của sự đổ bóng và sự phản xạ được điều khiển bởi một số biến: Reflection color có tác dụng như là cường độ của phản xạ tổng thể; IOR cho tỷ lệ phản xạ trên các Phương pháp tuyến, trái với các quy tắc liếc (còn được gọi là Fresnel); và Glossiness (hoặc nghịch đảo của Roughness) cho tổng lượng tán xạ, tùy thuộc vào kiểu BRDF bạn chọn.

Khi chuyển sang vật liệu kim loại, thực hiện bằng cách tạo giá trị Metalness = 1, các thông số khác có ý nghĩa như sau:

• Vì không có màu Diffuse trong kim loại, màu Diffuse trở thành màu cơ bản - hoặc màu albedo.

• Reflection nên được đặt về màu trắng để có được độ phản xạ và độ bảo toàn năng lượng thích hợp; không có điều này, góc nhìn sẽ không bao giờ phản chiếu được 100%.

• Sự phản xạ được hòa trộn bao nhiêu thì vẫn được kiểm soát bấy nhiêu bởi cùng một giá trị IOR của hiệu ứng Fresnel; bạn sẽ nhận thấy điều này bây giờ có một hiệu ứng rất tinh tế vì toàn bộ vật liệu về cơ bản là phản xạ - nó như thể bạn đang pha trộn hai phản xạ khác nhau lại với nhau.

• Glossiness kiểm soát độ sáng của nó; tuy nhiên, nếu bạn sử dụng Roughness map thay thế (chẳng hạn như Subtance), bạn có thể chuyển đổi vật liệu V-Ray của mình sang sử dụng độ nhám - đó là nghịch đảo của Glossiness.

MỘT SỐ VÍ DỤ

Bây giờ chúng ta đã có một ý tưởng chung về cách thức hoạt động của kim loại, hãy cùng xem một vài ví dụ và thông số của chúng:

Diffuse 255,255,255; Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.5

Diffuse 0,0,0; Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.5.

Diffuse 0,0,0; Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 2

Diffuse 243,201,104 (gold); Reflection 255,255,255; Glossiness 1; IOR 1.35

Diffuse 46,46,46 (18% gray); Reflection 255,255,255; Glossiness 0.6; IOR 1.5.

HỆ SỐ KHÚC XẠ - IOR

Như đã đề cập, IOR (Index of Reflection/refraction) vẫn đóng một vai trò quan trọng khi tạo ra một vật liệu PBR. Do đó, chúng ta vẫn cần coi đây là một phần của PBR workflow. Trên thực tế, trang Refractive Index.info là một nguồn tuyệt vời để hiểu IOR của các vật liệu khác nhau. Tuy nhiên, việc nhập các số đó vào shader V-Ray sẽ không khớp chính xác. Do đó, Vlado đã tạo ra biểu đồ này để giúp việc chuyển đổi dễ dàng hơn:

TÓM TẮT LẠI.

Các vật liệu PBR rất phổ biến và cho phép mọi người sử dụng texture trong nhiều trình render khác nhau, đặc biệt là các giải pháp real time render. Tuy nhiên, nhiều người dùng cũng muốn tiếp tục sử dụng các texture tương tự với V-Ray. Bằng cách thêm biến Metalness vào vật liệu V-Ray tiêu chuẩn bên trong V-Ray Next, người dùng có thể tiếp tục quy trình làm việc PBR của mình mà không phải sử dụng trình tạo bóng hoàn toàn mới.

Bài viết được dịch và biên tập từ Chaosgroup bởi Ceotic Studio. Xin vui lòng ghi rõ nguồn khi copy hoặc trích dẫn.

Các hình ảnh trong bài viết có nguồn gốc từ Chaosgroup.com và Ceotic.com

Các bạn có thể tham gia HỆ SINH THÁI CEOTIC theo các link ở dưới nhé:

Group Facebook Chaos Vantage: Render nhanh như Enscape mà lại đẹp như Vray: https://www.facebook.com/groups/vrayvantage

Group học tập (Xem bài học viên Ceotic tự làm thế nào) : https://www.facebook.com/groups/SUSU.HOANGANH/

Fanpage : https://www.facebook.com/DaotaoSketchup/

Group chat Telegram hỗ trợ các vấn đề về đồ họa: https://t.me/hocdohoa

Kênh Telegram tổng hợp các thông tin hữu ích về 3D: https://t.me/congdong3D

Website : https://www.ceotic.net