Corona Physical Material: il nuovo materiale di Corona Renderer 7
(Traduzione autorizzata dell’articolo ufficiale presente sul blog di Corona Renderer)
Autore: Corona Renderer Team
Traduttore: Francesco Legrenzi
La primissima versione del nuovo CoronaPhysicalMtl รจ apparsa nella Daily Build di Corona 7 di dicembre 2020.
Eravamo consapevoli che, grazie ai feedback degli utenti, avremmo dovuto apportare numerose modifiche e integrazioni. Ed รจ quello che abbiamo fatto. Infatti, nellโultima Daily disponibile (Marzo 2021) si puรฒ giร testare quella che diventerร , a luglio, la versione definitiva.
In questโarticolo analizzeremo assieme le sue piรน importanti caratteristiche in modo tale che tu possa arrivare preparato alla versione finale di Corona 7. Inoltre, grazie alla nuova Daily Build, lo potrai addirittura testare (Fig. 01).
Voglio provarlo!
Hai ragione e questo รจ anche il nostro consiglio. Testandolo: potrai arrivare preparato alla versione finale; con i tuoi feedback potrai contribuire, nel corso del suo sviluppo, al suo miglioramento.
Se non hai familiaritร con le versioni Daily Builds per 3ds Max e C4D, grazie a questi due link potrai scoprire come scaricarle e installarle. Questi due articoli ti spiegheranno inoltre come lavorare con piรน versioni contemporaneamente in modo da sperimentarle e avere a disposizione sempre la versione stabile con la quale lavorare ai tuoi progetti.
Cosa possiamo aspettarci dalle prossime versioni del CoronaPhysicalMtl (Corona v8)?
Utenti di Cinema 4D
Il nostro team di sviluppo รจ in questo periodo impegnato nello sviluppo della versione del CoronaPhysicalMtl per 3ds Max e questa Daily รจ stata letteralmente completata oggi, 22 Marzo 2021. Questo shader sarร implementato anche in C4D una volta ritenuto affidabile in 3ds Max. Questo processo richiederร del tempo, in quanto dovremo integrare il nuovo codice allโinterno di C4D, modificarne lโinterfaccia e effettuare parecchi test in modo da assicurarci la perfetta stabilitร . Nei nostri piani, sempre che non sorgano imprevisti, ciรฒ dovrebbe accadere nellโarco della prossima settima. Tenete quindi gli occhi bene aperti!
Qualche esempio
Diamo uno sguardo al nuovo CoronaPhysicalMtl (Fig. 02 – Fig. 03 – Fig. 04 – Fig. 05 – Fig. 06).
Perchรฉ รจ stato necessario creare un nuovo materiale?
Le motivazioni in breve
- Il nuovo CoronaPhysicalMtl possiede un modo piรน facile e naturale nellโimpostazione dei materiali realistici.
- Migliora la compatibilitร con software tipo Quixel, Substance, ecc. in modo che l’importazione in Corona degli shader da loro prodotti sia facile e accurata.
- Standardizzazione con altri motori di rendering per facilitare il passaggio a Corona per coloro che provengono da altri motori di rendering.
- Assicura lโimpossibilitร di create materiali “falsi” e non realistici (anche accidentalmente) che infrangono le leggi della conservazione dell’energia. Comunque vengano impostati i suoi parametri, il CoronaPhysicalMtl genererร sempre materiali fisicamente corretti.
Di cosa non si tratta
- Ottenere rendering piรน veloci.
- Usare una minore o maggiore quantitร di memoria.
Ricorda
Quello che sarร mostrato in questโarticolo, compresi gli screenshot, riguarda un materiale ancora in fase di sviluppo. Con molta probabilitร , ci saranno variazioni tra queste Daily e la versione finale.
Dove trovo il nuovo Corona Physical Material?
Eโ sufficiente selezionarlo allโinterno del Material Editor, come mostrato in Fig. 07.
Nota: il precedente materiale CoronaMtl, ora rinominato CoronaLegacyMtl, รจ ancora disponibile (Fig. 07).
Quali sono i benefici del nuovo Corona Physical Material?
Sono contento che tu l’abbia chiesto. Ecco una lista dei vantaggi che porta con se il nuovo CoronaPhysicalMtl.
Preset
Il CoronaPhysicalMtl fornisce 34 preset (plastiche, metalli, vetri eccโฆ) (Fig. 08 – Fig. 09). Questi shader non includono texture, ma offrono comunque degli ottimi punti di partenza con i quali realizzare materiali piรน complessi.
Clearcoat (verniciatura)
Il Clearcoat รจ una feature a lungo richiesta dagli utenti di Corona. Il classico esempio รจ dato dallo strato di vernice di protezione che si applica su strutture in legno o dallo strato protettivo delle carrozzerie per automobili. Con il Clearcoat potrai ottenere una varietร infinita di effetti.
In Fig. 10 รจ stato usato solamente il valore IOR. Questo risultato รจ ottimo quando si ha la necessitร di realizzare una singola superficie riflettente. In questo esempio, alla superficie irregolare del vaso generata tramite Bump รจ stato applicato un singolo strato di lucidatura blu: i riflessi seguono i solchi.
Attiviamo ora il layer Clearcoar (vernice trasparente), mentre lo strato di base sottostante mantiene il Bump. In sostanza รจ come se avessimo passato una mano molto spessa di vernice dalla superficie perfettamente liscia su un materiale โruvidoโ: i riflessi non seguono piรน il Bump irregolare della struttura di base (Fig. 11).
Fig. 11 – Esempio generato con lโimpiego del layer โClearcoatโ.
Se aggiungiamo la stessa mappa di Bump presente nel materiale base al layer Clearcoat riducendone lโintensitร , si otterrร un risultato simile a uno strato protettivo “semi-spesso” di vernice che segue la struttura sottostante: i riflessi sono ora leggermente distorti (Fig. 12).
Fig. 12 – La stessa mappa โBumpโ della struttura di base รจ stata inserita anche nel โClearcoatโ, ma con unโintensitร minore.
Come si sarร giร intuito, si puรฒ assegnare al Clearcoat una mappa Bump indipendente dalla struttura di base. Eโ come se stessimo applicando uno strato di vernice dallo spessore non omogeneo. Anche in questo caso i riflessi sono distorti, ma da una mappa Bump diversa da quella utilizzata dalla struttura sottostante (Fig. 13).
Fig. 13 – Il layer โClearcoatโ possiede la sua mappa “Bump”, generando una superficie liscia e leggermente increspata, come se fosse stato applicato spesso strato di vernice poco uniforme.
Tessuto morbido e vellutato (Soft and velvety)
La lucentezza (Sheen) รจ un’altra caratteristica che gli utenti di Corona ci chiedevano da molto tempo. Grazie ad essa potremo creare tessuti realistici, dallโaspetto vellutato che varierร al variare dellโangolazione con i quali vendono osservati (Fig. 14 – fig. 15).
Fig. 15 – Attivazione del parametro โSheenโ dalla colorazione verde.
Anche se Sheen รจ sempre bianco puro nel mondo reale, il CoronaPhysicalMtl permette di regolarne il colore. Questo permetterร una rapida e facile simulazione dell’effetto di dispersione sub-superficiale nelle fibre, motivo per il quale gli effetti โvellutatiโ non sempre sono di colore bianco.
Per completare questa sezione, ecco una comparazione di un modello renderizzato con e senza lโattivazione del parametro Sheen (Fig. 16).
Fig. 16
Metalli (Metal Detector)
Il CoronaPhysicalMtl possiede il parametro Metalness. Questa proprietร , che non era inclusa nel precedente CoronaMtl, รจ spesso presente negli shader esportati da programmi come Quixel e Substance.
Nella prossima immagine abbiamo un secchio renderizzato senza lโutilizzo di Metalness. Nel menu a tendina del CoronaPhysicalMtl selezionare quindi โNon-metalโ (Fig. 17).
Ora inseriamo una mappa in bianco e nero proprio nel canale Metalness (Fig. 18).
Ruvido o liscio? Decidilo tu
Per la gestione della ruviditร del materiale, lo shader CoronaPhysicalMtl utilizza la modalitร Roughness come impostazione predefinita. Il motivo รจ molto semplice: il Roughness รจ oramai divenuto lo standard utilizzato nel mondo 3D ed รจ quello impiegato da programmi come Quixel e Substance. Eโ comunque possibile tornare alla precedente impostazione โGlossinessโ. In questo modo, il CoronaPhysicalMtl si comporterร esattamente come il vecchio CoronaMtl (ora rinominato CoronaLegacyMtl).
Si noti che quando si passa da una modalitร all’altra, il valore nel CoronaPhysicalMtl verrร automaticamente aggiornato. Ad esempio, Roughness=0,2 sarร convertito in Glossiness=0,8. Naturalmente questa conversione avviene solo se stai usando valori numerici. Se il canale Roughness รจ mappato con una texture, essa non sarร modificata in alcun modo.
Facciamo un esempio. Se uno shader รจ stato correttamente realizzato con Corona v6.0 (quindi in modalitร โGlossinessโ) impiegando una texture in bianco e nero per definirne le parti satinate, se la si carica nel CoronaPhysicalMtl in modalitร Roughness, tale mappa dovrร essere editata in Photoshop per poter ricreare il precedente risultato. Oppure, sempre nel CoronaPhysicalMtl, basterร selezionare Roughness mode=Glossiness (rollout Advanced options) nel menu a tendina (Fig. 19).
Niente piรน materiali "impossibili"
Il CoronaPhysicalMtl รจ stato sapientemente progettato in modo da permettere la creazione di shader realistici senza il pericolo di crearne di impossibili o poco โcorrettiโ: la legge sulla conservazione dell’energia รจ stata ri-progettata da zero.
Lโanisotropia non รจ piรน solo per le riflessioni
Quando si abilita lโanisotropia, ora sarร visibile non solo nelle riflessioni, ma sarร applicata anche alle rifrazioni (Fig. 20). Questo ha un duplice effetto: i materiali vetrosi saranno piรน realistici e anche le caustiche, quando attivate, saranno influenzate da questa proprietร materica, allungandosi a loro volta (Fig. 21).
Compatibilitร , in sintesi
Avete mai creato uno shader usando programmi come Quixel, Substance chiedendovi dove inserire la mappa “Metalness“, ricordandovi di invertire la mappa “Roughness” inserendola poi nello slot “Glossiness“? Bene, sarete felici di sapere che quei giorni sono finiti.
Note: solitamente, questi programmi hanno incorporato script o strumenti dโesportazione verso Corona Renderer. Non sappiamo ancora se e quando saranno aggiornati per essere compatibili con Corona 7. Con tutta probabilitร , al momento della stesura di questโarticolo, supporteranno solo il vecchio CoronaMtl. Confidiamo in un celere upgrade.
Il convertitore
Per facilitare lโutilizzo del nuovo CoronaPhysicalMtl, stiamo aggiornando il CoronaConverter in modo da poter passare dal CoronaMtl al CoronaPhysicalMtl con estrema facilitร (Fig. 22).
Il converter รจ ancora in fase di sviluppo, ma la sua realizzazione รจ giร a buon punto. Potete osservare un render di esempio in Fig. 23, il quale รจ stato generato utilizzando il converte del 15 marzo 2021.
Fig. 23
I due materiali nel test precedente che mostrano le maggiori differenze sono quelli che fanno uso della translucenza (Translucency): le tende e il paralume. Questo accade perchรฉ, in questo momento, il colore della translucenza non รจ ancora integrato nel converter: sarร aggiunto nella prossima Daily Build. Anche la bottiglia avrebbe bisogno di qualche ritocco manuale.
Si prega di notare che anche nella versione finale del convertitore non tutto sarร convertito al 100% e potrebbero essere necessarie piccole regolazioni da parte dellโutente.
Come ottenere gli stessi materiali che creavo con il CoronaMtl
Al di la della nuova collocazione di alcuni parametri nellโinterfaccia del CoronaPhysicalMtl, per alcuni tipi di materiali, il flusso di lavoro potrebbe essere leggermente diverso. In questa sezione mostreremo alcuni esempi in modo che tu possa comprendere cosโรจ cambiato.
La riflessione e lโIOR della rifrazione sono ora collegati nel layer di base. Come faccio quindi a generare un vetro con una riflessione di forte intensitร ?
Se avete impostato un corretto valore di IOR per un vetro o un materiale liquido ma i riflessi non vi sembrano abbastanza visibili dal punto di vista artistico, potete aggiungere un layer di vernice trasparente (chiamato Clearcoat) impostando un valore di IOR elevato in modo tale che i riflessi siano piรน intensi.
In Fig. 24 (immagine di destra) abbiamo usato uno IOR di 1,2 per il vetro, aggiungendo un layer Clearcoat dโintensitร 0,6 (Amount=0,6) e IOR=1,5.
Nota: se รจ possibile usare il layer Clearcoat per aumentare l’intensitร delle riflessioni su un materiale base dal basso valore di IOR, non รจ possibile lโopposto. Ossia non si puรฒ ridurre l’intensitร delle riflessioni su un materiale base dallโalto valore di IOR. Questo fenomeno รจ un esempio di vincolo introdotto per generare materiali fisicamente realistici.
Naturalmente si puรฒ usare il Clearcoat per aggiungere riflessi nitidi (basso Roughness /alto Glossiness) โsopraโ un vetro o un materiale satinato (alto Roughness /basso Glossiness) in modo da simulare uno strato di vernice liscia su un materiale grezzo.
Come faccio a creare un materiale con translucenza, se questโultima รจ disabilitata (greyed out)?
Per utilizzare la translucenza (Translucency), รจ necessario abilitare la modalitร ” Thin mode ” per uno shader โNon-metalโ. Facciamo notare che questo procedimento รจ valido anche quando il canale Metalness รจ mappato. In questo caso, la translucenza sarร visibile sono nelle zone non metalliche.
In Fig. 25 si puรฒ vedere un esempio nel quale il canale Metalness รจ stato mappato con una Bitmap in bianco e nero: la translucenza รจ visibile nelle sua aree bianche (parti beige).
Infine, se finora hai usato una versione della Daily Build prima del 22 marzo, ora puoi controllare il colore della translucenza in modo separato dal colore del materiale base (Fig. 26).
Facciamo un altro esempio, devo fare in modo che il mio cilindro appaia completamente nero. Selezioniamo quindi un nuovo CoronaPhysicalMtl, imposto IOR=1 e Roughness=1, ma nel rendering, alcune sue aree non sono completamente nere. Perchรฉ?
Questo fenomeno puรฒ accadere quando un oggetto รจ inserito dentro una geometria alla quale รจ stato assegnato un materiale trasparente con un valore di IOR diverso da 1 (Fig. 26). Ad esempio quando รจ immerso in un liquido trasparente. Lo stesso effetto puรฒ essere osservato anche quando il materiale del cilindro รจ un CoronaMtl con Fresnel IOR=1 e Reflection Level=1. Bisogna far notare, a differenza del precedente CoronaMtl dove era possibile azzerare completamente le riflessioni portando Reflection Level=0, con il nuovo CoronaPhysicalMtl non potrai mai avere una riflessione uguale a zero poichรฉ questa caratteristica materica รจ ora controllata dallo IOR e dal parametro Roughness (esattamente come accade con i materiali del mondo reale). Questo รจ motivo per il quale questo โproblemaโ potreste non averlo mai visto prima, in quanto si era soliti impostare, erroneamente , Reflection Level=0.
La ragione di questo fenomeno รจ che lo IOR finale di una superficie รจ determinato dalla differenza di IOR del cilindro (nel nostro esempio il tronco di legno) e il materiale che la circonda (lโacqua). Poichรฉ lo IOR dell’acqua รจ diverso da zero, anche il valore di IOR finale della parte di tronco immersa sarร diverso da zero (IOR dell’oggetto diviso lo IOR dell’acqua).
Posso colorare i riflessi di un oggetto manualmente usando una texture?
Nell’uso โnormaleโ, il CoronaPhysicalMtl funziona esattamente come il mondo reale, nel quale i riflessi sono sempre bianchi, con una leggerissima variazione di colore lungo le parti di oggetto paralleli alla vista. Per mantenere vera questa fondamentale regola fisica, lo slot Reflection Color, che era presente del CoronaMtl, nel CoronaPhysicalMtl รจ stato eliminato. Al suo posto รจ stato introdotto il parametro Edge color.
Seguiamo il prossimo mini-tutorial, utilizzando un semplice metallo satinato come shader di partenza (Fig. 27).
Per creare lo strato riflessivo arcobaleno abbiamo inserito una mappa Falloff nel canale Bottom di una CoronaMix e una mappa Noise nel suo canale Top. Dopodichรฉ abbiamo a sua volta inserito la CoronaMix come Source Map di un Gradient Ramp (Fig. 28).
Potremmo inserire la Gradient Ramp direttamente nel Base Color del CoronaPhysicalMlt, ma perderemmo lโaspetto grigio-metallico del materiale (Fig. 29).
Potremmo gestire la riflessione aggiungendo una seconda mappa CoronaMix miscelandola con un semplice colore prima di collegarla al Base Color, ma ci complicheremmo ulteriormente la vita.
Inseriamo quindi la mappa arcobaleno nello slot Edge color: questo potrebbe la soluzione che stavamo cercando. Tuttavia, l’effetto sarebbe visibile solo sulle parti della geometria parallele alla vista: non รจ quello che stiamo cercando di ottenere. In questo modo, inoltre, non avremmo nessun controllo sull’intensitร dell’effetto. Controllo che potremmo ottenere aggiungendo un extra nodo per miscelare la texture arcobaleno con un colore semplice prima di collegarlo di nuovo all’Edge color (Fig. 30).
Unโaltra soluzione รจ di aggiungere la CoronaMix nel canale Absorption del layer Clearcoat, impostando l’IOR del Clearcoat a 1.001 in modo da non aggiungere nessun riflesso proprio (Fig. 31). Abbiamo finalmente ottenuto una colorazione leggera del Base layer. Usando i parametri Amount e IOR del Clearcoat possiamo infine determinarne lโintensitร : un gran vantaggio rispetto all’uso dellโEdge color. In Fig. 32 si puรฒ osservare come l’effetto arcobaleno sia applicato a tutto il modello e non solo sulle parti parallele alla vista.
Lo stesso approccio puรฒ essere impiegato anche con i materiali non metallici (Non-metal). Per esempio, possiamo applicare lโeffetto arcobaleno su di un vetro (Fig. 33) o su una pozzanghera per simulare residui di benzina.ย
Ci sono svariati aspetti che stiamo considerando e, grazie ai vostri feedback, รจ possibile che ci siano nuovi tool anche nellโimminente Corona 7.
Cos'altro conterrร Corona Renderer v7?
Moltissime cose! Puoi trovare tutti i dettagli allโinterno dei changelog di 3ds Max e Cinema 4D. In questโarticolo ci siamo concentranti solo sul CoronaPhysicalMtl perchรฉ si tratta di un cambiamento importante nel flusso di lavoro. Probabilmente la tua memoria muscolare avrร bisogno di un poโ di tempo per adattarsi al nuovo materiale. Per questo abbiamo voluto darti un poโ di tempo prima del rilascio finale per assimilare i nuovi concetti introdotti dal CoronaPhysicalMtl.
In questโarticolo vi abbiamo fornito una gran quantitร dโinformazioni e non volevano sovraccaricarvi. State certi che Corona Renderer 7 porterร nuove ed interessanti novitร .
Conclusioni
Bene ragazzi, questo รจ tutto quello che dovete sapere sul nuovo CoronaPhysicalMtl. “Ma, aspetta!, ci hai detto che cโera molto di piรน”.
Esatto, e quelle che seguono sono informazioni tecniche non necessarie per sfruttare a pieno il CoronaPhysicalMtl, ma che possono interessare quel 5% di utenti che sono particolarmente curiosi.
Non รจ necessario che le leggiate e, se lo farete, non bisogna capirle al 100% per usare a pieno il CoronaPhysicalMtl.
Nel frattempo, provatelo e fateci avere i vostri commenti.
Descrizione tecnica del nuovo CoronaPhysicalMtl (OPZIONALE)
Ricordate che non avete bisogno di leggere questa parte per essere in grado di usare il nuovo materiale fisico.
Rivestimento (Clearcoat)
Il layer superficiale del nuovo materiale รจ un rivestimento trasparente. ร stato implementato usando la distribuzione isotropa chiamata โGGX microfacetโ con la funzione โheight-correlated Smith shadowing-maskingโ e ha un termine di Fresnel perfettamente dielettrico. Il Clearcoat possiede i parametri Amount (intensitร del layer), Roughness (0-1), IOR (1-3), un Bump separato dal resto del sistema e un colore di assorbimento che influenza tutti gli strati sottostanti.
Lucentezza (Sheen)
Il prossimo layer presente nel CoronaPhysicalMtl rappresenta la lucentezza (Sheen). Abbiamo usato il modello descritto nel paper chiamato “Production Friendly Microfacet Sheen BRDF” di Estevez e Kulla (2017). Per questo layer abbiamo impiegato il modello di Fresnel โSchlickโ. I parametri sono: Amount (con intensitร da 0-1), Color (colore di input del Fresnel Schlick chiamato โnormal-incidentโ) e Roughness (0-1).
Strato di base (Base layer)
Per il layer di base abbiamo impiegato una distribuzione anisotropa โGGX microfacetโ con la funzione โheight-correlated Smith shadowing-maskingโ. Lo abbiamo distinto tra una base di tipo metallica e una dielettrica. Queste due opzioni (Metal e Non-metal) possono essere definite sia da una texture (Metalness) oppure selezionate in un menu a tendina. I parametri in comune per il Base layer sono: Color, Roughness (0-1), Anisotropy (-1 – 1) e Bump.
Strato di base metallico (Metallic base layer)
Per il layer di base metallico abbiamo usato il metodo “Bringing an Accurate Fresnel to Real-Time Rendering: a Preintegrable Decomposition” di Belcour et al 2020. Questo nuovo metodo ci permette di utilizzare il Fresnel esatto per i conduttori (metalli). I due parametri esposti sono: il colore della base (Base Color) e colore del bordo (Edge color).
Strato di base dielettrico (Dielectric base layer)
Il layer di base usa un termine dielettrico di Fresnel esatto con un indice di rifrazione controllabile (valori modificabili tra 1 e 3) ed รจ una combinazione di plastica e vetro. Questa combinazione รจ controllata dal parametro Refraction Amount (0-1, 0=plastica pura, 1=vetro puro). La differenza tra materiali di plastica e vetro risiede nella gestione della luce non riflessa. Per la plastica, la luce entra in contatto con lo strato diffuso, il quale usa il BRDF Oren-Nayar mentre il colore รจ definito dal parametro Base Color. Per il vetro, la luce non riflessa viene rifratta.
Diffusione sotto-superficiale (Subsurface scattering - SSS)
Il layer diffuso (Diffuse layer) puรฒ essere sostituito dal SSS e l’utente รจ in grado di miscelare il Diffuse con il SSS tramite il parametro Amount (0-1). Il SSS ha un colore e un raggio di miscelazione controllabili, mentre il suo colore รจ uguale al colore diffuso (Base Color).
Diffusione volumetrica (Volumetric Scattering)
Il materiale vetro puรฒ avere proprietร di dispersione volumetrica con i seguenti parametri: colore dell’albedo di diffusione e colore di assorbimento.
Strato dielettrico sottile (Thin dielectric layer)
Il layer dielettrico di base puรฒ essere convertito in modalitร sottile (Thin). In questo modo, la rifrazione del materiale vetro sarร sostituita dall’opacitร (con lโAbsorption color definito dall’utente), mentre il layer diffuso del materiale plastico รจ suddiviso in riflessione diffusa e translucenza in base al parametro Translucency Fraction (0-1). Da notare che, quando si รจ in modalitร Thin, non sarร calcolato nessun effetto SSS o Volume Scattering.
Altro
Oltre a questi layer, l’utente puรฒ impostare, in maniera totalmente indipendente, i seguenti parametri: Emission, Opacity e Displacement.
Fusione di layer
Il CoronaPhysicalMtl รจ stato concepito in modo tale da conservare l’energia (nessuna energia รจ creata con l’eccezione di uno strato di emissione) che preservarla (nessuna energia รจ persa). La luce non riflessa dal layer Clearcoat trasparente passerร al layer Sheen. In seguito, quella non riflessa dal layer Sheen sarร suddivisa tra i layer Metal e Dielectric in base al valore di Metalness. Infine, la luce che raggiunge lo strato di base dielettrico sarร ripartita tra materiali plastici e vetrosi (in base al valore del parametro Refraction Amount). Facciamo notare che il CoronaPhysicalMtl assicura reciprocitร , quindi segue correttamente gli algoritmi โbidirectional light transportโ.
