Pavimenti in legno con V-RAYforC4D: come ottenere il massimo

In questo breve tutorial vi mostrerò i passaggi da seguire per ottenere pavimenti in legno dal look realistico con Cinema 4D e V-Ray. Completandolo avrete l’occasione di comprendere meglio come funziona la riflessione nel mondo reale, capire cos’è il Glossiness e come impostarlo al meglio in queste situazioni, scoprire cos’è il Fresnel IOR e come funziona, e tante altre piccole nozioni che potrebbero esservi utili nella pratica di tutti i giorni. Buona lettura!

In questo video potete avere un'anteprima dell'evoluzione che avrà il materiale durante tutto il suo sviluppo.



Prima di tutto dovrete aprire il file C4D che trovate nella cartella scaricabile da questo link: https://www.angeloferretti.com/blog/downloads/Pavimento_legno_VRayforC4D.zip

Nel file troverete render settings di V-Ray e luci già preparate, e lanciando un primo render otterrete questo risultato. Per ottenere il massimo dovrete avere la versione di V-RAYforC4D 3.4 o superiore.

Il punto di partenza è una stanza molto semplice con il pavimento inquadrato dall'alto, leggermente controluce, per evidenziare al massimo la resa del materiale finale.

1. Inserire la texture principale nel Diffuse Layer

Una volta aperto il file e verificato il suo funzionamento con un primo render, create un nuovo V-Ray Advanced Material dall’area di sviluppo dei materiali, che nell’interfaccia standard di Cinema 4D occupa l’area in basso a sinistra. Per creare nuovi materiali cliccate dal menu di questa area, come illustrato nello screenshot, su File > V-RAY Bridge > V-Ray Advanced Material.

La posizione del menu dell'area di sviluppo dei materiali.

Fatto questo dovrete entrare nella modifica di questo materiale facendo doppio clic sulla pallina che comparirà nell’area di sviluppo.

L'aspetto del nuovo V-Ray Advanced Material appena creato nell'area di sviluppo.

L’Editor Materiale ha una barra laterale a sinistra da cui accedere ai vari Layer di cui è composto il materiale, e cliccando sul Diffuse Layer 1 vedrete comparire le sue opzioni nella parte destra di questa finestra. All’interno di questa finestra, nei parametri raggruppati nella sezione Diffuse Color, trovate un campo Texture, e al suo interno dovrete inserire la texture "Legno_Diffuse.jpeg" che trovate nella cartella che avete scaricato poco fa.

Il Diffuse Layer 1 e il campo Texture in cui inserire la texture principale.

Lo slot Texture con al suo interno la texture principale.

2. Applicare il materiale al pavimento

Chiudete per adesso l’Editor Materiale e trascinate il materiale sul pavimento dall’area di sviluppo direttamente nella viewport Prospettiva.

Trascinare i materiali dall'area di sviluppo alla viewport è il modo più rapido per applicarli agli oggetti.

Nel pannello Oggetti vedrete una miniatura di questo materiale apparire accanto all’oggetto Pavimento.

Il Tag Texture è una miniatura del materiale collegato a quell'oggetto.

Cliccando su questa miniatura (che non è altro che un “Tag Texture”) vedrete le opzioni di proiezione comparire nel pannello Attributi.

Le opzioni che compaiono nella finestra Attributi cliccando sul Tag Texture.

La maniera più semplice di gestire la “posa” di questa texture su questo pavimento è modificare l’opzione Proiezione, contenuta nella scheda Tag, scegliendo “Cubica” per poi passare da questa scheda alla scheda Coordinate per modificare posizione (P.X P.Y P.Z), dimensione (S.X S.Y S.Z) e rotazione (R.H R.P R.B) della texture lungo i 3 assi fino ad ottenere un risultato soddisfacente.

L'opzione Proiezione è la prima cosa di cui occuparsi una volta applicato un materiale ad un oggetto.

L'aspetto del pavimento dopo questi primi passaggi.

3. Attivare la riflessione

Come probabilmente già saprete (specialmente se avete letto gli altri tutorial dedicati alla riflessione presenti su questo blog) la quantità di riflessione visibile su una superficie non metallica non è uniforme e costante ma ha un comportamento dinamico: varia con l’angolazione da cui viene osservata quella superficie.

Se osservate il vetro di taglio sembra riflettere di più, quasi come uno specchio, se invece lo osservate frontalmente sembra riflettere molto meno. La foto è tratta da Archilovers.

Se la direzione in cui guardate è perpendicolare alla superficie, la sua riflessione sarà minore; se la direzione in cui guardate è parallela alla superficie, la sua riflessione sarà maggiore. Così funziona la riflessione nella realtà dei materiali non metallici come acqua, plastica, vetro (come quello dell'esempio qui sopra), e anche legno.

La parola "Fresnel" presente in molti software di grafica 3D - da cui prende il nome il sistema che permette alla riflessione (o a un semplice colore) di cambiare in base al punto da cui si osserva - è un omaggio a Augustin-Jean Fresnel (1788 – 1827), fisico e ingegnere civile francese, le cui scoperte e ricerche sono ancora oggi nozioni di base di qualunque 3D artist.

Con V-RAYforC4D potete ottenere questo comportamento dinamico in due modi diversi.

La dinamicità della riflessione di qualunque materiale esistente nel mondo reale può essere facilmente sintetizzata in un numero: l’IOR (indice di rifrazione). Internet pullula di tabelle in cui sono elencati gli IOR dei materiali reali, basta fare una ricerca Google scrivendo IOR tables o Index of refraction tables.

Le tabelle degli IOR recuperabili da internet.

In parole povere l’IOR è un numero, un “codice”, che - una volta attivato lo Specular Layer - andrebbe inserito nella casella Fresnel IOR (presente tra le opzioni dello Specular Layer raggruppate nella sezione Specular Layer Transparency). Questo codice vi assicura che il comportamento dinamico della vostra riflessione rispecchierà fedelmente quello specifico materiale esistente nella realtà. Con questi numeri potete ottenere in un colpo solo la riflessione “fisicamente corretta” di qualunque materiale.

L'opzione Fresnel IOR in cui inserire il valore estrapolato dalla tabella.

Questo sistema tutto sommato funziona anche bene, ma in molti casi avrete bisogno di giocare con questo valore a caccia della riflessione perfetta, che risente di mille fattori esterni come la luce, i colori degli altri oggetti in scena, la forma dell’oggetto a cui è applicato il materiale. 

E poi l’IOR ha un limite: non permette di modificare la forza della riflessione perpendicolare e quella della riflessione parallela indipendentemente tra loro. Questo significa che se la riflessione ottenuta nel render non vi soddisfa (o non soddisfa il vostro cliente) potrete solo cambiare questo numero modificando il comportamento generale della riflessione, finendo quasi sempre per usare un numero che non corrisponde al valore fisicamente corretto indicato dalla tabella, rendendo la tabella utile fino a un certo punto.

Ecco perché io preferisco sempre disattivare l’opzione Use Fresnel (visibile tra le opzioni dello Specular Layer raggruppate nella sezione Specular Layer Parameters, raffigurate nel primo screenshot) e inserire nello slot Texture (che compare solo dopo la disattivazione di Use Fresnel) nella sezione Specular Layer Transparency (come nel secondo screenshot) uno shader Fresnel di Cinema 4D, che a differenza dell’IOR fisico permette di scegliere più liberamente i valori che la riflessione acquisisce quando osservata dalle due angolazioni principali (parallela e perpendicolare) portandomi così a risultati migliori - dal mio punto di vista.

L'opzione Use Fresnel (da disattivare) e il campo Texture (da riempire con un Fresnel di Cinema 4D).

Il contenuto di questo campo Texture diventerà una mappa di riflessione: V-Ray assegnerà potenza alla riflessione in base alla luminosità del contenuto dello slot. Inserendo un'immagine in bianco e nero come questa capirete all’istante come funziona una mappa di riflessione.

Il principio su cui si fonda una mappa di riflessione.

Come si può vedere da questo esempio, V-Ray traduce il nero (0%) che trova sulla mappa di riflessione in riflessione massima (100%) e il bianco (100%) in riflessione minima (0%), il ché potrebbe confondere le idee, soprattutto ai principianti. 

Mettendo la spunta su Invert V-Ray farà il contrario: tradurrà il nero (0%) in riflessione minima (0%) e il bianco (100%) in riflessione massima (100%). Con l’opzione Invert attivata quindi vi sarà richiesto uno sforzo mentale minore.

L'opzione Invert che semplifica la gestione delle mappe di riflessione in V-RAYforC4D.

Poiché il Fresnel di default posiziona il nero nelle superfici perpendicolari (frontali) e il bianco nelle superfici parallele (di taglio) al nostro sguardo, inizialmente otterrete una riflessione invisibile (ovvero allo 0% della sua potenza) in una visione perpendicolare (o frontale) e massima (ovvero al 100% della sua potenza) in una visione parallela (o di taglio). 

La posizione del minimo e del massimo sono corrette ma per un risultato migliore occorre scegliere il giusto valore per le riflessioni modificando i colori del gradiente del Fresnel. Entrate nella modifica del Fresnel e osservate il gradiente di partenza.

Il pulsante con cui entrare nella modifica del Fresnel e il suo contenuto.

Prima di modificarlo pensate alla quantità generale di riflessione che state cercando, considerando che (con l'opzione Invert attivata) 100% significa metallo cromato o specchio. Una volta deciso il valore generale (ad esempio: 25%) dividete idealmente questo totale in due valori uno molto vicino allo 0% e uno leggermente più alto (ad esempio: riflessione minima 2%, riflessione massima 35%). 

Fate doppio clic sul nodo destro per entrare nella sua modifica e inserite al suo interno il valore più piccolo (2%) usando l’opzione V inclusa nel selettore del colore HSV per scegliere una sfumatura di grigio “pulita” ossia priva di colore. Fate la stessa cosa per il nodo di sinistra inserendo però 35%.

Inserendo questi valori nei due nodi del Fresnel, il vostro materiale rifletterà al 2% se osservato frontalmente e al 35% se osservato di taglio.

Il risultato dopo l'attivazione della riflessione. 

Corretto VS Sbagliato

Qualcuno sostiene che questo non sia il modo corretto di usare il software, ma il "modo corretto" non è il mio obiettivo. Quando sono a lavoro con V-Ray ho bisogno di ottenere riflessioni soddisfacenti, realistiche e facilmente modificabili e questo è il modo in cui riesco ad arrivarci senza impazzire e perdere tempo.

Questo sistema mi permette di modificare la forza della riflessione parallela e quella perpendicolare indipendentemente tra loro (ad esempio amplificando la riflessione parallela senza modificare quella perpendicolare e viceversa), e in questo modo ho l’opportunità di raggiungere la massima corrispondenza tra le foto di riferimento che mi vengono fornite e il risultato finale nel render, con piena soddisfazione dei miei clienti. Che poi è il mio vero obiettivo.

Metalli VS Non-Metalli

Fonte: Google

Ora che sapete che i materiali non-metallici mostrano una riflessione maggiore se guardati di taglio e minore se guardati frontalmente può esservi utile sapere che le riflessioni dei metalli sono diverse dalle riflessioni dei materiali non-metallici.

Se la direzione del vostro sguardo è perpendicolare ad una superficie metallica vedrete la sua riflessione massima (tra 90% e 100%); se la direzione del vostro sguardo è parallela ad una superficie metallica vedrete la sua riflessione minima (intorno a 60/70%). Questo è il modo in cui funziona la riflessione di un metallo nella realtà.

4. Nascondere la riflessione da alcune aree della texture

Una volta inserito il Fresnel come mappa di riflessione e una volta regolate le riflessioni parallela (35%) e perpendicolare (2%), se vorrete ottenere un risultato eccellente avrete bisogno di nascondere/eliminare la riflessione da alcune aree della texture, aggiungendo una texture in bianco e nero in sovrapposizione al Fresnel.

Quando un pavimento in legno è raffigurato in una unica texture, come questo, la riflessione non dovrebbe essere visibile negli spazi tra un listello e l’altro. Ecco perché se volete raggiungere un risultato migliore avrete bisogno di una variante in bianco e nero della texture principale con il nero nelle aree in cui la riflessione dovrà sparire e il bianco nelle aree in cui la riflessione dovrà sopravvivere. 

Per prepararvi a questo passaggio, entrate nello Specular Layer, individuate lo slot in cui è contenuto il Fresnel e cliccate sul pulsante accanto alla parola Texture, indicato nello screenshot qui sotto. Scegliete lo shader Livello (o Layer nella versione inglese). Ora cliccate sul pulsante "Livello" per entrare nella modifica di questo strumento.

Come incorporare una texture o uno shader in un Livello per poter sovrapporre su di essi altre immagini o altri shader per creare contenuti multilivello.

In questo modo avete appena incorporato il Fresnel in un sistema che vi permette di creare un contenuto multilivello mescolando shader e immagini (e altri effetti) insieme. Cliccate sul pulsante Immagine che vedete nella parte alta dei questa schermata e andate a prendere la texture Legno_Hide-reflection.jpeg.

Il contenuto dello shader Livello e i pulsanti con cui inserire al suo interno i vari layer.

Una volta inserita cambiate la sua modalità di fusione da Normale a Moltiplica (Multiply) per far sì che di questa texture sopravvivano solo le parti nere. Quando un layer è in Moltiplica infatti le sue aree bianche diventano trasparenti mostrando il layer sottostante. Per la cronaca, la modalità Schermo (Screen) fa il contrario: il bianco sopravvive e il nero diventa trasparente.

Il menu a tendina delle modalità di fusione (o blending mode) da cui scegliere Moltiplica.

Ora avete un Fresnel (che controlla il comportamento dinamico della riflessione nelle visioni parallela e perpendicolare) e una texture aggiuntiva in sovrapposizione (che nasconde la riflessione in alcune aree della superficie a prescindere dall’angolazione dello sguardo), che collaborano nel raggiungimento di un effetto più realistico.

Il risultato dopo l'eliminazione della riflessione dagli spazi tra una tavola di legno e l'altra e su alcune venature.

5. Modificare la lucidità (glossiness) del pavimento

Come mostrano questi esempi, è possibile ottenere riflessioni molto diverse tra loro semplicemente modificandone la lucidità. Lasciando Reflection Glossiness a 1 otterrete una riflessione lucida e brillante; scendete con questo valore e la riflessione acquisirà maggiore opacità.

Come cambia la riflessone nei materiali V-Ray al variare del Glossiness.

Innanzitutto giocate con questo valore per rendere la riflessione il più possibile realistica. Vi suggerisco di non scendere sotto lo 0.5 se volete conservare un buon realismo, ma l’opzione è nelle vostre mani. Se riuscite a raggiungere un risultato favoloso nessuno potrà accusarvi di aver giocato con valori inconsueti, a meno ché i vostri giochi non vi portino ad avere tempi di rendering micidiali.

La posizione dell'opzione Reflection Glossiness nello Specular Layer e il valore inserito per questo esempio.

Il risultato dopo la modifica del Glossiness da 1 a 0.95.

L’obiettivo è ottenere una riflessione con lucidità non del tutto uniforme e piatta, e l'unico modo per farlo è aggiungere una texture nello slot Texture del Reflection Glossiness (come quella nominata Legno_Glossiness.jpeg che trovate nella cartella) e mescolarla con il valore scelto in precedenza giocando con l'opzione Mix Strength.

La posizione del campo texture in cui inserire la mappa di Glossiness e l'opzione Mix Strength con cui decidere la sua presenza sul valore uniforme.

Il modo in cui questa texture viene letta è simile al modo in cui viene letta la mappa di riflessione: la luminosità del contenuto di questo slot viene tradotta in lucidità. Nelle aree più luminose della texture la riflessione sarà più lucida, in quelle meno luminose sarà più opaca e velata. Non è necessario in questo caso attivare l’opzione Invert. 

Il legno visibile in queste immagini ha un colore nero uniforme nel Diffuse Layer. L’effetto finale è disegnato dal susseguirsi di aree riflettenti con lucidità non uniforme che danno l'illusione della venatura.

Come una mappa di Glossiness può incidere sul realismo di un materiale riflettente come un legno scuro.

Una volta inserita l’immagine in aggiunta al valore del Glossiness, con l’opzione Mix Strength a 1 la lucidità della riflessione è controllata totalmente dall’immagine. Con l’opzione Mix Strength a 0 la lucidità della riflessione sarà uniforme e controllata dal valore inserito nel Reflection Glossiness (anche se in quel momento lo slot texture contiene un’immagine).

Con Mix Strength a 0.5 si ottiene una via di mezzo. Con Mix Strength a 0.3 avrete una lucidità uniforme al 70% e il contributo dell’immagine sarà al 30%. Giocate con questo valore per trovare il mix perfetto tra lucidità uniforme e non uniforme.

Il risultato dopo l'aggiunta di una mappa di Glossiness (con Mix Strength a 0.3).

6. Bump

Il risultato inizia ad essere interessante, ma possiamo fare di meglio aggiungendo un leggero effetto di Bump, che è anche l’ultima cosa da fare per arrivare al traguardo.

Il Layer Bump è un Layer che può essere attivato in aggiunta a Diffuse e Specular per migliorare l’effetto finale, dando l’illusione di osservare una superficie più ruvida e meno liscia mediante una versione in bianco e nero della Texture principale.

Il contenuto del Layer Bump e l'immagine già posizionata nel suo slot.

Come potete vedere, le parti più luminose della texture portano leggermente su le tavole, lasciando a terra lo spazio vuoto tra di esse - che sulla texture è meno luminoso - facendole sembrare più sporgenti.

Il risultato finale!

Con una Texture ad alta risoluzione l’effetto finale può risultare più tangibile e nitido.

Non accontentavi del risultato del primo test ma giocate con l’opzione Amount per ottenere il massimo dal Bump. Normalmente diminuisco Amount (che nasce a 1cm) a 0.3/0.2 ma dipende da molti fattori quindi dovrete sempre fare un paio test prima di trovare il migliore. In questo caso ho inserito 0.05.

Tenete presente che l'angolazione della telecamera e la posizione delle finestre sono studiate per permettere a questo legno di sfoggiare la sua massima performance, ma da un punto di vista differente o con una luce diversa la performance potrebbe non essere la stessa.

Questa infografica riassume tutti i passaggi eseguiti per raggiungere il risultato finale. Cliccateci su per scaricarla in alta risoluzione.