Acqua e Caustiche con Cinema 4D e Vray

L’acqua di una piscina è tra i materiali più complessi da riprodurre con Vray, specialmente perché una volta impostati correttamente quei due o tre parametri generali, il realismo e l'efficacia del risultato finale dipende da altri fattori esterni come la credibilità dell’increspatura della superficie, la presenza di un fondale che abbia una geometria ideale per evidenziare i cambi di profondità, un’inquadratura che permetta all’acqua di riflettere l’ambiente circostante in modo gradevole e infine la presenza di quei particolari effetti di concentrazione di luce detti “caustiche”.

L’obiettivo di questo tutorial è guidarvi nella creazione di un materiale Vray “acqua” realistico e capace di sorprendere il nostro pubblico per il fascino dell’effetto finale.



Increspatura dell’acqua

Secondo il mio punto di vista il modo migliore per creare un effetto soddisfacente è avere un piano con un’increspatura tridimensionale, quindi - quando posso - evito Bump o Displacement e preferisco usare una superficie 3D a cui associo un deformatore Spostare (Displacer), che permette di deformare quella superficie utilizzando uno qualsiasi degli shader di Cinema 4D, tra cui ne esiste uno pensato appositamente per imitare il rilievo superficiale di uno specchio d’acqua, chiamato appunto “Acqua” e che si trova nella categoria “Superfici”.

Il Displacement creerebbe un effetto tridimensionale analogo, ma sarebbe necessario fare diversi test per verificarne l’evoluzione nel risultato finale (che viene mostrato solo nel render) ognuno con tempi di calcolo piuttosto impegnativi. Il Bump, seppur spinto alla sua massima potenza, non riuscirebbe a raggiungere risultati paragonabili a quelli raggiunti dal Displacement o del metodo tridimensionale.

Una volta creato il piano lo posiziono in modo da coprire la totalità della piscina, lo abbasso di qualche centimetro rispetto al bordo della piscina e lo ingrandisco in modo che il perimetro del piano penetri leggermente nelle pareti interne laterali della piscina.




Creo il deformatore Spostare e lo inserisco all’interno del piano.




Le opzioni essenziali del deformatore da modificare per raggiungere l’obiettivo sono:

Shader: nel pannello Ombreggiatura; è in questo slot che va inserito lo shader Acqua (cliccando sul triangolino accanto alla parola Shader e poi su Superfici » Acqua) e nello screenshot potete vedere i parametri che ho impostato per il test di partenza;

Altezza: nel pannello Oggetto; serve a stabilire l’altezza delle onde che increspano la superficie, da scegliere in base alle esigenze ma che consiglio di tenere a valori molto bassi, tra i 2 e i 5 cm, altrimenti il realismo finale subirebbe un crollo.






Per avere un increspatura con un livello di dettaglio sufficiente vanno aumentate le suddivisioni del piano. Il numero ideale varia in base alle sue dimensioni e alla sua forma (e - vedrete tra poco - anche in base al risultato finale che si desidera ottenere), non esiste quindi un valore universale. In questo esempio io ho usato 500 suddivisioni, sia in Larghezza che in Altezza.







Parametri generali del materiale Vray ACQUA

Le caratteristiche da replicare nel caso dell’acqua, e più in generale dei liquidi, sono sostanzialmente 2: riflessione e rifrazione. Dopo aver creato un VrayAdvancedMaterial di partenza, disattivo il Diffuse Layer (per avere completa trasparenza) e attivo lo Specular Layer 1 e il Refraction Layer.


Come impostare lo Specular Layer

Per creare una riflessione realistica e convincente, ho disattivato Use Fresnel (non amo usare il Fresnel IOR di Vray, se volete sapere il perché leggete questo tutorial), attivato l’opzione Invert e caricato nel campo Texture map (quello evidenziato nello screenshot) un Fresnel di Cinema 4D, al cui interno ho selezionato per la riflessione massima (nodo di sinistra del gradiente del Fresnel) un grigio molto chiaro (V=75%) e per la riflessione minima (nodo di destra del gradiente del Fresnel) un grigio molto scuro (V=5%).




Come impostare il Refraction Layer

La "rifrazione" è la deformazione ottica causata della variazione di velocità che un raggio di luce subisce quando attraversa un materiale trasparente, visibile attraverso oggetti di vetro o masse d’acqua. Ogni materiale trasparente ha un effetto diverso sulla velocità del raggio di luce, e l'effetto può essere tradotto in un coefficiente che se inserito nel campo IOR (Index of Refraction) del Refraction Layer permette a Vray di replicare molto fedelmente la rifrazione che quel materiale avrebbe nella realtà. L’IOR dell’acqua è 1,333.

Per il colore, specie quando si tratta di un liquido che riempie un recipiente con profondità non uniforme come nel caso di questa piscina, non è consigliabile usare il Refraction Color, che dipingerebbe in modo omogeneo il liquido senza tenere conto della variazione di massa. Consiglio invece di tenere il Refraction Color sul valore di default (bianco) e usare il gruppo di parametri Volume Fog Parameters.

Attivando Enable Volume l’acqua assumerà un colore più denso in base alla profondità della piscina. Volume Color è l'opzione che uso per scegliere la tonalità dell’acqua. Scelgo sempre colori molti alti, quasi tendenti al bianco, perché altrimenti l’effetto risulterebbe troppo carico.




Caustiche

Le "caustiche" sono forme geometriche organiche composte da una concentrazione di luce. Sono visibili quando i raggi di una sorgente luminosa attraversano una massa di materiale trasparente con densità non uniforme.
 


Per iniziare a visualizzarle sul fondo della piscina sarà sufficiente attivarle dai settaggi di render generali di VrayBridge.



Nel pannello Caustics ci sono tutte le opzioni con cui governare l’aspetto di queste concentrazioni luminose nel risultato finale. Quelle cruciali sono:

Multiplier: determina la luminosità delle concentrazioni;
Max Photons: permette di ammorbidire o rendere più contrastato il disegno delle forme.






Una variabile che gioca un ruolo fondamentale nel disegno delle caustiche è la suddivisione del piano increspato dal deformatore Spostare. Diminuendo le sue suddivisioni, il piano non riesce ad assecondare i dettagli dello shader quindi disegna le onde in modo più schematico, morbido, e le forme sul fondale diventano più semplici.






Varianti

Attraverso Distance Bias (un’opzione modificabile dal Refraction Layer del materiale Acqua) sarà possibile scegliere il grado di densità del colore del liquido. Anche per questa opzione non esiste un valore universale, dovrà essere definito di volta in volta in base all’obiettivo.










Il colore del liquido (Volume color) influisce molto sul risultato finale. Non è facile trovare la tonalità giusta, ma per fortuna l’attivazione delle caustiche non influisce in modo tragico sui tempi di render, permettendo quindi di completare diversi test senza perdere troppo tempo. Nei casi illustrati di seguito il fondo della piscina è bianco, in altri casi il fondo potrebbe essere azzurro o di un altro colore, o avere una texture di mosaico, e quindi la ricerca del colore giusto (che sarà la somma del colore del liquido e del colore del fondo) potrebbe richiedere un impegno maggiore.




In queste varianti il fondale è una Landa rovesciata a cui ho applicato delle texture raffiguranti pietra e sabbia, nella parte più profonda.

Da questo link potete scaricare il file di progetto (comprese le texture) con cui ho prodotto la copertina di questo tutorial:

acqua_caustiche_c4d-vray.zip


Se il tema vi affascina, provate a giocare con questa demo di Evan Wallace:
http://madebyevan.com/webgl-water/


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