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10 mar 2008
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Administrador y fundador.
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Manual de Blender - PARTE III - MATERIALES
PARTE III - MATERIALES
Antes de que pueda entender como diseñar de forma eficiente con materiales, debe entender como interactúan con el motor de render de Blender las luces simuladas y las superficies, y como los parámetros del material controlan éstas interacciones. Una profundización en el entendimiento del motor le ayudará a entender todo ello. La imagen renderizada que usted crea con Blender es una proyección de la escena en una superficie imaginaria llamada plano de proyección (viewing plane). El plano de proyección es análogo a la película en una cámara tradicional, o a la córnea en un ojo humano, excepto que recibe luz simulada en lugar de luz real. Para renderizar una imagen de una escena primero debe determinar que luz de la escena está llegando a cada punto del plano de proyección. La mejor manera de responder a esta pregunta es seguir una línea recta (el rayo de la luz simulada) desde dicho punto en el plano de proyección y el punto focal (la posición de la cámara) hasta que impacte sobre una superficie representable en la escena, en este punto podremos determinar que luz debería impactar ese punto. Las propiedades de la superficie y el ángulo de incidencia de la luz nos dirán qué cantidad de luz debería ser reflejada por el ángulo de visión incidente (Principio básico del motor de render.).  Principio básico del motor de render. Cuando un rayo de luz impacta sobre cualquier punto de una superficie, se dan lugar dos tipos básicos de fenómenos: difusión y reflexión especular. La difusión y la reflexión especular se distinguen la una de la otra principalmente por la relación entre el ángulo de luz incidente y el ángulo de la luz reflejada. Capítulos
Sombreadores de Difusión de Luz El impacto de la luz sobre una superficie y la posterior reirradiación por fenómeno de difusión puede ser muy dispersa, por ejemplo, la re-irradiación en todas las direcciones de forma isotrópica. Esto significa que la cámara verá la misma cantidad de luz desde ese punto de superficie sin importar cual sea su ángulo de visión incidente. Es esta cualidad la que hace a la luz difusa independiente del punto de visión. Por supuesto la cantidad de luz que impacta una superficie depende del ángulo de luz incidente. Si la mayoría de la luz que golpea una superficie es reflejada de forma difusa, la superficie tendrá una apariencia mate (Luz re-irradiada con fenómeno de difusión.).  Luz re-irradiada con fenómeno de difusión. Desde la versión 2.28, Blender ha implementado tres fórmulas matemáticas diferentes para calcular la difusión. Y, de forma más notable, el fenómeno de difusión y reflexión especular, que suelen ir limitados en un solo tipo de material, y han sido separados para que sea posible elegir la implementación de la difusión y reflexión especular de forma separada. Las tres implementaciones de difusión, o sombreadores (shaders), usan dos o tres parámetros cada una. Los dos primeros parámetros son compartidos por todos los sombreadores de difusión y son los Colors de Difusión o simplemente color, del material, y la cantidad de de energía de la luz incidente que es difundida en realidad. Esta última cantidad, dada en un rango de [0,1], es normalmente llamada Refl en el interfaz. Los sombreadores implementados son:
Sombreadores de Especularidad Al contrario que la difusión, la reflexión especular es dependiente del punto de visión. De acuerdo con la ley de Snell, la luz que impacta sobre una superficie especular se verá reflejada con un ángulo espejado al ángulo de luz incidente (NdT: Un ángulo igual a ángulo incidente +90 grados), lo cual hace que el ángulo de visión cobre mucha importancia. La reflexión especular crea finos y brillantes reflejos, haciendo que la superficie parezca pulida (Reflexión especular.).  Reflexión especular. En realidad, la Difusión y la reflexión especular son generadas por el mismo proceso exacto de dispersión de la luz. La difusión es dominante en una superficie que tiene una pequeña escala de rugosidad en ella, con respecto a la longitud de onda, de forma que la luz se ve reflejada en muchas direcciones por cada pequeño fragmento de superficie, con cambios muy pequeños en el ángulo de la superficie. Por otro lado, la reflexión especular, predomina en una superficie que es suavizada, con respecto a la longitud de onda. Esto implica que la dispersión de los rayos de cada punto de la superficie serán direccionados en su mayoría en la misma dirección, más que al ser dispersada de forma difusa. Es simplemente un problema de la escala de detalle. Si la rugosidad de la superficie es mucho menor que la longitud de onda de la luz incidente parecerá plano y actuará como un espejo. Note: Es importante incidir especialmente en que el fenómeno de la reflexión especular discutido aquí no es la reflexión que deberíamos ver en un espejo, pero sí los destellos de luz que deberíamos ver en una superficie pulida. Para conseguir reflexiones como las de un espejo debería usar un trazado de rayos como tal (raytracer), pero ésto puede producir superficies estilo espejo convincentes, mediante una aplicación cuidadosa de texturas, como veremos más tarde. Como la difusión, la reflexión especular tiene bastantes implementaciones diferentes, o sombreadores especulares. De nuevo, cada una de dichas implementaciones comparte dos parámetros comunes: el Color Especular y la energía de la especularidad, en un rango de [0,2]. Esto permite que se pueda drenar más energía con eficiencia como reflexión especular como si fuera energía incidente. Como resultado, un material tiene al menos dos colores diferentes, uno difuso y uno especular. El color especular suele ser blanco puro, pero pueden ser cambiados sus valores para conseguir efectos interesantes. Los cuatro sombreadores especulares son:
Materiales en la práctica En esta sección vamos a ver como configurar los diferentes parámetros relacionados con los materiales en Blender y lo que podemos esperar de ellos. Creando un nuevo Material Cada vez que se crea un objeto nuevo, dicho objeto no tiene ningún material enlazado a él. Pulsado F5 o pinchando en  , cambiará al Contexto de Shading y la ventana de Materiales aparecerá. Esta ventana debería estar practicamente vacía en este punto. Añadir un nuevo material es tan sencillo como pulsar el botón Add new material.. Añadir nuevo material. Una vez que el objeto ya tiene un material enlazado a él, aparecerán no menos de 9 paneles (4 de ellos estarán ocultos y sólo se verán sus pestañas). De izquierda a derecha nos podemos encontrar los siguientes paneles:
 Panel de la Previsualización.
 Panel de los Enlaces y el Pipeline.
 Panel de los Materiales.
 Panel de los Reflejos y Transparencias.
 Panel de las Texturas. The four hidden panels are:
 Panel de las Rampas.
 Panel de los Shaders.
 Panel Map Input.
 Panel Map To. Todos esos paneles le darán acceso a numerosos comandos. Su descripción es el objeto de varias de las secciones que se encuentran a continuación. Sombreadores de Rampa Introducción En muchas situaciones de la vida real - como en la piel o los metales - el color de las reflexiones especulares y difusas pueden variar levemente, basados en la cantidad de energía que recibe una superficie o del ángulo de incidencia de la luz. Las nuevas opciones de Ramp Shader (Sombreador de Rampa) en Blender, permiten establecer un rango de colores para un Material, y definen de qué manera variará este rango sobre la superficie y como se mezclará con el "color real" (comúnmente desde el material o como salida de textura). Como el cálculo de texturas en Blender, tiene lugar antes que el sombreado, el Ramp Shader puede reemplazar completamente las texturas o el color del material. Pero mediante el uso de las opciones de mezcla y valores Alfa, es posible crear una capa adicional de sombreado en los materiales de Blender. Interfaz El panel Ramps (Rampas) está localizado en el Contexto de Materiales (F5). Aquí puede usar los dos botones superiores para mostrar tanto la configuración de las rampas difusas pulsando Show Col Ramp o de las rampas especulares con Show Spec Ramp. (Panel Ramps.).  Panel Ramps. Presionando el botón Colorband se habilitan los Sombreadores de Rampa . Por omisión, se abre con dos colores, el primero con Alpha = 0, y sin color y el segundo con Alpha = 1 y un color cián. (Panel Colorband de las Rampas.).  Panel Colorband de las Rampas.
Note: {{{2}}} Los dos botones emergentes y el deslizador en el fondo del panel definen como funcionan los Sombreadores de Rampa: Input  Menú emergente Input.
Method (Método)  Menú emergente Método. El menú Method tiene varias opciones para el tipo de mezclado: Mix (Mezclar), Add (Sumar), Subtract (Restar), Multiply (Multiplicar), Screen (Pantalla), Divide (Dividir), Difference (Diferencia), Darken (Oscurecer) y Lighten (Aclarar). Las opciones de Method ofrecen una opción para elegir cómo se realizará el mezclado entre el color de Input y los Sombreadores de Rampa. Factor  Deslizador Factor. El deslizador Factor denota el factor global del efecto del Sombreador de Rampa : 0 singnifica ningún efecto y 1.0 significa un efecto total. Un ejemplo Veamos un sencillo ejemplo de uso de los Sombreadores de Rampa.
 Valores del Sombreador.
 Valores del Sombreador de Rampa.
 Color 0 del Sombreador de Rampa Especular.  Color 1 del Sombreador de Rampa Especular. Aquí se ve el resultado renderizado con los valores que acabamos de ingresar. En la imagen Ningún Sombreador de Rampa. no hay ningún Sombreador de Rampa activo. En la Rampa de Color. está activada la Rampa de Color y finalmente en la Rampas de Color y Especular. ambas rampas, la Rampa de Color y la Rampa Especular están activadas. Tenga presente que acabamos de demostrar solo un efecto de los Sombreadores de Rampa . Hay mucho más para explorar, pruebe cambiando los parámetros Input y Method para ver resultados totalmente diferentes de los que hemos visto recién en el ejemplo.    Reflejos y Transparencias Reflejos por Raytracing Antiguamente Blender utilizaba mapas de ambiente para poder simular las reflexiones de objetos. Esta manera de resolver el problema siempre fue dificultosa puesto que necesitaba del uso de Empties (objetos nulos) y capas para obtener un simple reflejo plano. Afortunadamente, al incluirse Raytracing al motor de render, se simplificó enormemente el proceso permitiendonos lograr un mayor realismo en las imagenes. Nota: {{{2}}} Comprendiendo los fundamentos No es demasiado complejo, el principio de los reflejos por raytracing es muy sencillo: un rayo es disparado desde la cámara y viaja a través de la escena hasta que encuentra un objeto. Si el primer objeto encontrado por el rayo no es reflejante, entonces el rayo toma el color del objeto. Si el objeto ES reflejante, entonces el rayo rebota y viaja hasta chocar con otro objeto, y así sucesivamente, hasta que se topa con un objeto no reflejante y éste le transmite a la cadena completa de rayos su color. Eventualmente, el primer objeto reflejante hereda los colores de sus alrededores en forma proporcional a su valor RayMir. Obviamente, si solo hay en la escena objetos reflejantes, el render puede durar eternamente. Por esta razón se ha implementado un sistema limitante para el recorrido de un único rayo a través del valor Depth : este parámetro establece el máximo número de rebotes permitidos por rayo. Los botones Ray Mirror Para activar los reflejos, necesita activar primeramente el botón Ray Mirror. El Panel Mirror Transp. muestra los parámetros disponibles para los reflejos por raytracing en el primer bloque de valores.  El Panel Mirror Transp. RayMir Define la cantidad de reflectibilidad del objeto. Utilice un valor de 1.00 si necesita un espejo perfecto, o ponga RayMir a cero si no necesita reflejos. Depth Define el número máximo de recursiones por rayo a ser relejado. Típicamente un valor por omisión de 2 es apropiado. Si sus escena contiene muchos objetos reflejantes o si la cámara se acerca demasiado a un objeto reflejante, necesitará aumentar este valor si desea que los reflejos de objetios aledaños se reflejen en su objeto (!). En ese caso, un valor de Depth de 4 o 5 es normalmente suficiente. Fresnel Define la intensidad del efecto Fresnel. El efecto Fresnel controla cuán reflectivo es el material dependiendo del ángulo entre la superficie normal y la dirección de observación. Comúnmente a mayor ángulo, más reflejante se vuelve un material (el reflejo generalmente tiene lugar en el contorno del objeto). Fac Un 'factor' de control para ajustar como se realiza la mezcla (entre áreas reflejantes y no reflejantes). Nota: Observe que para lograr un efecto Fresnel real con el algoritmo actual, debe poner los valores Fresnel a 0.5 y Fac a 1.25. De cualquier manera, puede jugar con estos parámetros siguiendo una licencia artística si lo cree necesario. ¿ Aún con problemas para entender qué es el efecto Fresnel ? Hagamos un pequeño experimento para entender de qué se trata. Luego de un día lluvioso, salga y deténgase frente a un charco de agua. Podrá ver el suelo a través del charco. Ahora arrodíllese delante del charco con la cara cerca del suelo y mire de nuevo hacia el punto más lejano sobre la superficie del charco. La superficie líquida cercana a usted le permitirá distinguir el suelo aún, pero si mueve la mirada hacia el otro extremo del charco, el suelo se irá enmascarando gradualmente hasta que lo único visibe será el reflejo del cielo. Este es el efecto Fresnel: una superficie comparte propiedades reflexivas y no-reflexivas entre el ángulo de observación y la normal de la superficie. En la siguiente figura Demostración del efecto Fresnel con valores igual a (de arriba hacia abajo) 0.0, 2.5 y 5.0, se demuestra perfectamente este comportamiento en un material perfectamente reflexivo (RayMir 1.0).  Demostración del efecto Fresnel con valores igual a (de arriba hacia abajo) 0.0, 2.5 y 5.0 Un valor de Fresnel 0.0 representa un material espejado perfecto, mientras que un valor Fresnel 5.0 podría representar un material brillante y reflexivo (por ejemplo madera barnizada ?) . Es apenas notorio, pero en la imagen inferior el material es perfectamente reflexivo. Reflejos Coloreados Por omisión, un material perfectamente reflexivo como el Cromo, o un espejo, reflejarán exactamente los colores de su entorno. Pero algunos materiales igualmente reflexivos, colorearán sus reflejos con su propio color. Este es el caso del cobre bien pulido o el oro, por ejemplo. Para poder imitar esto desde Blender, debe definir el Color Mirror consecuentemente (Ver BSG.MAT.F.S68.204). Transparencias por Raytracing Las transparencias y la refracción de la luz dentro de un material transparente son parámetros fundamentales para lograr un renderizado realista de un material como vidrio macizo. Nota: {{{2}}} Comprendiendo los fundamentos Si pudo seguir la explicación para reflejos por raytracing, no tendrá problemas en enteder las transparencias por raytracing ya que los fundamentos son los mismos, salvando unos pequeños detalles. Un rayo se dispara desde la cámara y este viaja por la escena hasta que encuentra un objeto. Si el primer objeto tocado por el rayo NO es transparente, entonces el rayo toma su color. Si el objeto ES transparente, el rayo continúa su trayecto a través del mismo hasta toparse con un nuevo objeto y así sucesivamente, hasta que un objeto no transparente (opaco) se alcanza y entonces este obejto da su color a toda la cadena de rayos. Eventualmente el primer objeto hereda los colores de sus alrededores en forma proporcional a su valor de Alpha (y del valor de Alpha de cada material transparente atravesado). Sin embargo, mientras el rayo viaja a través del objeto transparente, puede ser desviado de su ruta dependiendo del Índice de Refracción del material (IOR). Efectivamente, cuando se mira a través de una esfera de vidrio, se observa que el fondo está cabeza abajo y distorsionado: esto es debido al Ïndice de Refracción del vidrio. Los botones Ray Transp Para activar la transparencia, primeramente se debe activar el botón Ray Transp. La figura El Panel Mirror Transp. muestra los parametros disponibles para transparencias por raytracing, en el segundo bloque de valores. También debe darle al material un valor de Alpha que sea menor de 1.0 (completamente opaco, mientras que 0.0 es totalmente transparente). Por favor, lea materials_in_practice_tweaking_materials para aprender más sobre este parámetro y su uso.  El Panel Mirror Transp. IOR Define cuanto será refractado un rayo que atraviese el material, produciendo entonces una imagen distorsionada del fondo (ver la figura Influencia del IOR de un Objeto en la distorsión del fondo: esferas de Agua, Vidrio y Diamante (de arriba hacia abajo).). Se conocen los valores para distintos materiales comunes: para Aire es 1.000 (sin refracción), para Alcohol es 1.329, para Vidrio es 1.517, Plástico es 1.460, Agua es 1.333 y Diamante es 2.417. Depth Define el número máximo de superficies transparentes que un rayo puede atravesar. No hay valores típicos. Los objetos transparentes fuera de este rango de Depth se renderizarán totalmente negros si se los observa a través del objeto transparente para el que fue establecido el valor Depth. En otras palabras: si observa puntos negros en la superficie del objeto transparente, significa que debe aumentar el valor Depth (este es un problema común con objetos con transparencia por raytracing).  Influencia del IOR de un Objeto en la distorsión del fondo: esferas de Agua, Vidrio y Diamante (de arriba hacia abajo). Fresnel Define la intensidad del efecto Fresnel. El efecto Fresnel controla cuán reflectivo es el material dependiendo del ángulo entre la superficie normal y la dirección de observación. Comúnmente a mayor ángulo, más reflejante se vuelve un material (el reflejo generalmente tiene lugar en el contorno del objeto). Fac Un 'factor' de control para ajustar como se realiza la mezcla (entre áreas transparentes y opacas). Nota: Observe que para lograr un efecto Fresnel real con el algoritmo actual, debe poner los valores Fresnel a 0.5 y Fac a 1.25. De cualquier manera, puede jugar con estos parámetros siguiendo una licencia artística si lo cree necesario. Si necesita más explicaciones del efecto Fresnel, refiérase a materials_ray_mir_buttons, Reflejos por Raytracing. Consejo sobre transparencias por raytracing: proyectando sombras transparentes: {{{2}}} Materiales Múltiples La mayoría de los objetos están armados de modo que puedan modelarse por partes, con cada una de las mismas hecha de un material diferente. Pero en algunas situaciones, podría ser útil tener un objeto modelado como una malla única y que no obstante posea distintos materiales. Considere la imagen de la seta como se la ve en la Malla de una Seta. Este objeto es una malla única a la que se quieren asignar dos materiales: uno para el tronco y otro para el sombrero. Veremos cómo hacerlo.  Malla de una Seta  Seta con un material
 Seta con los vertices del sombrero seleccionados.
 Material con usuarios múltiples
para obtener un sombrero de seta atractivo. (Seta con dos materiales.).  Seta con dos materiales. Texturas: Si su material utiliza texturas, seguirán vinculadas aún después de hacer "usuario-único" al material. Para desvincularlas, de modo que pueda editar las texturas de ambos materiales individualmente, vaya a los botones de Texturas del material, y haga también a la textura "usuario único". Materiales Especiales Blender provee una gama de materiales que no obedecen al paradigma del sombreador y que son aplicados por-vértices en lugar de por-caras. Materiales Halo Pulsar F5 para mostrar los botones de Material, y luego pulsar el botón Halo en el Panel Shaders. Los paneles cambian, como se muestra en Botones Halo.  Botones Halo Como se ve, las caras de la Malla ya no se renderizan; en cambio, se renderiza un "halo" en cada vértice. Esto es muy útil para sistemas de partículas ya que estos generan vértices libres, pero también pueden ser muy útiles para crear cierto tipo de efectos especiales, al crear un glow de un objeto, o al crear una fuente de luz visible. Como se puede ver en los tres colores que, en un material estándar eran color Difuso (Diffuse), Especular (Specular) y Espejo (Mirror), ahora son relativos a tres características diferentes: el color del halo, el color de algún posible anillo y el color de alguna posible línea que se quiera agregar con los botones correspondientes en Botones Halo.  Resultados del Halo Resultados del Halo muestra el resultado de aplicar un material halo a una malla de un solo vértice. El tamaño del halo, su transparencia y su dureza pueden ser ajustados con los deslizadores correspondientes en Botones Halo. Los delizadores Añadir (Add) determinan cuanto de los colores del halo son 'agregados a' (en lugar de mezclados con) los colores de los objetos que se encuentran atrás y junto con otros halos. Para configurar el número de anillos, líneas, y puntos de estrella independientemente, una vez que se han activado los Botones correspondientes, utilizar los Botones Numéricos Anillos: (Rings  , Líneas: (Lines y Estrella: (Star. Los anillos y líneas son ubicados y orientados al azar. Para cambiar su patrón se puede modificar el valor del Botón Seed:, que configura el generador de números al azar. Usaremos un material halo para crear un display de matriz de puntos.
 Textura de la Matriz de Puntos.
 Visualización de la Matriz de Puntos (Dot Matrix display) Se puede animar la textura para que se mueva sobre la cartelera, usando el valor ofsX en el panel Textura (Texture) de Botones de Material. (Se puede usar una resolución mayor para la grilla, pero habrá que achicar el tamaño de los halos o de otra manera se superpondrán.) (Visualización de la Matriz de Puntos (Dot Matrix display)). Texturizando el Halo: {{{2}}} Lens Flares El ojo humano ha sido entrenado para creer que una imagen es real si muestra artefactos que resultan del proceso mecánico de la fotografía. Desenfoque de Movimiento (Motion blur), Profundidad de Campo (Depth of Field), y lens flares son sólo tres ejemplos de estos artefactos. Los dos primeros se explican en chapter_rendering; el último se puede producir mediante halos especiales. Un lens flare simulado le dice al espectador que la imagen fue creada con una cámara, lo que hace que el espectador crea que es auténtica. Los lens flares se crean en Blender a partir de una malla, utilizando primero el botón Halo y luego las opciones Flare en el Panel Sombreadores (Shaders) dentro de la configuración del material. Prueba activando Anillos (Rings) y Lí*neas (Lines), pero mantiene sutiles sus colores. Juega con los valores de Flares: y Fl.seed: hasta lograr un resultado que sea agradable a la vista. Puede ser necesario jugar con FlareBoost: para obtener un efecto mas fuerte (Configuración de Lens Flare). (Esta herramienta no simula la física de los fotones viajando a través de un lente de vidrio; es sólo para engañar al ojo.)  Configuración de Lens Flare El lens flare de Blender se ve bien en movimiento, y desaparece cuando un objeto oculta la malla que contiene el flare.(Lens Flare).  Lens Flare Nota: Se ha corregido alguna traducción para adaptarla al castellano, gracias a  por ofrecernos esta traducción.Este tutorial esta extraído de  en su sitio web podrás encontrar este mismo tutorial traducido a más idiomas.Blender es un programa gratuito.
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