3DSMAX Materiales: Materiales extras y bibliotecas de materiales

Un material es la suma de un conjunto de parámetros y mapas (que pueden ser imágenes o vídeos) que pueden ser asignados a la superficie de un modelo 3D para describir como este refleja y/o absorbe a luz. La mezcla de todas estas propiedades nos permitirá emular los materiales del mundo real tales como mármol, ladrillo, plásticos, metales, etc. En 3DSMAX podemos definir como un “mapa” a cualquier archivo de imagen que el programa soporte como jpg, gif, bmp, etc. o también puede ser un archivo de video como avi, mov, etc. Un mapa también puede ser una secuencia de imágenes o también pueden ser mapas de procedimiento (también llamados procedurales) generados por el programa. Los mapas se asignan a las propiedades de los materiales con el fin de aumentar el nivel de realismo de los mismos. Los materiales que contienen uno o más mapas se llaman materiales mapeados.

La diferencia entre un material y un mapa es que el primero es un conjunto de propiedades de la superficie del objeto, mientras que los mapas se utilizan para caracterizar estas propiedades. Esto implica que por definición, estos siempre están subordinados a los materiales.

En este tutorial veremos los materiales extras incluidos en 3DSMAX y también aprenderemos a crear y cargar bibliotecas de materiales en el programa.

Cargar materiales y crear Bibliotecas

Como ya sabemos, para cargar la lista de materiales debemos presionar el botón Get Material en el editor de materiales Compact:

Ubicación de la lista de materiales en el editor Compact.

Y en el editor de materiales Slate, la lista ya está ubicada en en lado izquierdo del editor (1) o también, podemos obtener los materiales de forma rápida realizando clic con el botón secundario del mouse en la View1 de los materiales (2):

Ubicación de la lista de panel de materiales en el editor slate.

Este panel nos desplegará el cuadro de materiales donde podremos reconocer la lista de materiales tipo, la lista de mapas generados por el programa así como también los materiales que tenemos aplicados en la escena y por último los slots del editor de materiales. Además de los materiales predeterminados que nos muestra el editor, podemos cargar las bibliotecas de materiales que vienen con 3DSMAX u otras que hayamos creado previamente. Para ello, presionaremos el icono de la flecha hacia abajo del panel de materiales y elegiremos la opción Open Material Library:

Si tenemos las versiones antiguas de 3DSMAX, podemos buscar la biblioteca base llamada 3dsmax.mat para cargarla. Además de este archivo, 3DSMAX cuenta con las bibliotecas Aec Templates, mrArch_DesignTemplates y Nature, que son también son de materiales. En las versiones modernas se agregan las bibliotecas llamadas LiquidPresetMaterials y PhysicalMaterialTemplates, aunque ya no incluyen 3dsmax.mat.

Tip: podemos encontrar las librerías de materiales de cualquier versión de 3DSMAX en la siguiente ruta: C:\Archivos de Programa\Autodesk\3ds Max (versión)\materiallibraries. Al cargar las bibliotecas, se mostrarán las letras LIB en ellas.

Si cargamos los materiales tipo de 3dsmax (3dsmax.mat) y vemos cada uno de ellos, nos daremos cuenta que están formados a partir de la biblioteca Standard del motor de render Scanline Renderer. El resto pueden cargarse sin mayor problema ya que podremos tenerlas todas al mismo tiempo en el panel de materiales. Además de cargar una biblioteca preexistente, en este panel también podremos crear nuestra propia biblioteca de materiales mediante New Material Library, para luego asignándole un nombre. Si queremos agregar a la biblioteca nuestros materiales propios (u otros que nos interesen) primeramente seleccionamos el material, luego nos colocarnos en la biblioteca recién creada y finalmente, mediante clic en el botón secundario, elegiremos la opción Get Selected Materials/Maps. Si queremos elegir todos los materiales que tengamos en la View1 elegiremos la opción Get All Scene Materials/Maps:

Otro aspecto interesante del panel es que podemos crear un grupo nuevo de materiales mediante New Group, el cual nos permite categorizar nuestras bibliotecas para así, mediante arrastre mediante el mouse, agregarlas a un grupo específico o al que hayamos creado. Ahora bien, si queremos guardar la biblioteca de materiales que hemos creado junto a nuestros materiales, nos colocamos en la persiana respectiva y con el botón secundario del mouse, elegimos la opción save as:

Con esto guardaremos la biblioteca en extensión mat, lo que implica que podremos cargarla cuando queramos y en cualquier otra escena mediante la opción Open Material Library. Como ya hemos visto, el panel de materiales posee un orden claro ya que la jerarquía utilizada es Grupo >> Biblioteca(s) >> Material(es) en cada biblioteca. Esto es importante ya que nos dará un mejor orden a nuestros materiales y además podremos importarlos o exportarlos a otras escenas según lo necesitemos.

Grupos de materiales

Cuando elegimos el cuadro de materiales nos aparecen dos grupos base claramente definidos que son:

– Materials, el cual contiene los materiales.
– Maps, el cual contiene los mapas.

En las versiones nuevas de 3DSMAX, nos aparecen dos nuevos grupos que son:

– AutodeskMaterialLibrary.
– Controllers.

En el caso de AutodeskMaterialLibrary, esta es una biblioteca de materiales tomada directamente desde AutoCAD y por ello, esta aparece cuando tenemos instalado aquel programa ya que es una biblioteca de uso compartido, y que pueden ser vistos en el tutorial de materiales de AutoCAD 3D. En el caso de los Controllers, son controladores que se utilizan para animar ciertos parámetros de los materiales o los mapas de forma directa desde el editor de materiales. Podemos insertarlos de igual manera que con los mapas o materiales pero para que funcionen correctamente, se deben habilitar los parámetros adicionales del material haciendo clic en el material y luego eligiendo la opción Show/Hide Slots >> Additional Parameters >> Show All, tal como se aprecia en la imagen:

Ademas de los grupos anteriores también nos aparecen los grupos llamados Scene Materials y Sample Slots. Scene Materials nos muestra todos los materiales que tengamos aplicados en la escena y Sample Slots se nos mostrarán los 24 slots presentes por defecto en el editor Compact. Si abrimos el grupo llamado Materials, nos aparecen las siguientes bibliotecas:

– Autodesk.
– General.
– Scanline.

La primera es una biblioteca con materiales prediseñados por Autodesk, los cuales ya definen propiedades base de materiales típicos utilizados en Arquitectura y construcción como el cristal, hormigón, espejos, metal u otros; y que también podremos personalizar para crear materiales derivados. Estos son los llamados Autodesk Materials:

Las siguientes dos bibliotecas son las más importantes puesto que gracias a estas, podremos crear nuevos materiales o realizar diversas operaciones con estos. La primera es la llamada Biblioteca General, que es la que contiene los materiales tipo que nos da 3DSMAX por defecto y con los cuales podremos crear nuestros propios materiales.

La segunda biblioteca es la propia del motor de Render Scanline Renderer y se llama Scanline, aunque esta aparecerá o no dependiendo del motor de render que estemos utilizando. Cabe mencionar que si cambiamos un motor de render por otro, algunos materiales de la biblioteca General puede que no funcionen e incluso algunos pueden desaparecer, también puede que se agreguen nuevos a este grupo o derechamente, se agregue una nueva biblioteca al grupo de materiales tal como ocurre en el siguiente ejemplo:

En el ejemplo se ha activado el motor de render Arnold, mostrando los cambios en los grupos de materiales. Notamos que se ha creado una nueva biblioteca llamada Arnold que muestra materiales exclusivos para ese motor de render.

La biblioteca General

Una vez conocidos los aspectos base de la biblioteca de materiales, veremos los materiales más utilizados de la biblioteca General y algunos otros propios del motor de Render Scanline Renderer. Esta biblioteca clasifica a los materiales en 4 grupos:

1) Material Standard: es el que viene por defecto en el programa. Con este podemos crear nuevos materiales y ya ha sido visto en su tutorial respectivo.
2) Material Raytrace: para crear reflexiones y refracciones realistas. Este material es propio del motor de Render Scanline Renderer.
3) Material Sombra/Mate: este material nos sirve para proyectar sombras en imágenes.
4) Materiales de composición: el más numeroso de todos, y nos sirven para componer o mezclar materiales entre sí.

Los materiales tipo que aparecen en General son los siguientes (aptos para la mayoría de los motores de Renderizado):

– Physical Material: es un material mejorado respecto al material Architectural de Scanline Renderer ya que cuenta con muchas más opciones de configuración además de varios materiales predefinidos, ya que que es el material por defecto para el motor de render ART Render que se incluye en 3DSMAX. Una de las grandes ventajas de este material es que además de su relativamente fácil configuración, este simula de manera realista varios materiales conocidos como la madera, el hormigón, el vidrio, el caucho, el plástico e incluso plata y oro.

Configuración de Physical Material, con los valores por defecto.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Satin Varnished Wood y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Polished Concrete y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Glass (Solid Geometry) y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Frosted Glass (Physical) y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Satin Gold y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Render realizado mediante Physical Material, con el template Red Sports Car Paint y realizado con el motor de render Scanline Renderer.

Debido a su importancia, este material será visto en un tutorial futuro.

– Bend (Mezcla): este material nos permite combinar dos materiales en una misma superficie. Mediante el parámetro Mix Amount podemos definir el porcentaje de mezcla entre el material 1 y 2. Además, podemos utilizar un mapa de escala de grises como máscara para definir qué zonas corresponden a cada material y con qué intensidad se mezclan.

Ejemplo de configuración de dos materiales mediante Blend.

Ejemplo de aplicación de dos materiales diferentes antes de proceder a mezclar mediante Blend.

Render efectuado mediante el material Blend, con Amount de 50%.

Configuración de materiales y el mismo render anterior, pero esta vez con Vector Map como mapa de máscara.

– Multi/Sub-object (Multi/Subobjeto): este es uno de los materiales más importantes ya que nos permite asignar desde 2 hasta 1.000 materiales diferentes dentro de un único slot y asignarlos a diferentes caras de una geometría, basándose en el número ID de los polígonos de esta. Este material funciona en objetos de tipo Editable Poly, Editable Mesh, o aquellas geometrías que puedan ser asignadas mediante la opción mesh select. Mediante el parámetro Set Number podemos asignar la cantidad de materiales que queremos utilizar.

Ejemplo de configuración de materiales mediante Multi/Sub-object.

Render efectuado mediante el material Multi/Sub-object.

Debido a su importancia y uso en la materialización de elementos 3D, el material Multi/Sub-Object es tratado con mayor profundidad en su tutorial respectivo.

– Matte/Shadow (Mate/Sombra): aplica un mapa de entorno a la superficie de un objeto para camuflarlo en la escena pero con la posibilidad que se vean en él las sombras y reflexiones que proyectan los demás objetos. Se utiliza para simular sombras y reflexiones en fondos reales y ocultar objetos sobre fondos y videos. El efecto sólo es visible en la representación (render), y no funciona en objetos de forma elíptica. Podemos establecer el brillo y color de las sombras, definir si es afectado por el canal Alpha o no (transparencia) o definir un mapa para la reflexión.

Ejemplo de configuración de material mediante Matte/Shadow, aplicado al plano.

Render efectuado mediante el material Matte/Shadow. En este caso, se ha colocado una imagen de cielo como fondo para mostrar la sombra proyectada por el objeto la cual es visible, pero el plano se ha ocultado.

Render efectuado mediante el material Matte/Shadow. En este caso, se ha configurado el color de la sombra en fucsia.

– Shell Material: nos permite elegir el modo de visualización entre dos materiales diferentes. En este caso, el material nos dará la opción de elegir si queremos ver uno de los materiales en el viewport y el otro en el render o viceversa. En el Slot del material siempre aparecerá el material que se verá en el render.

Configuración de visualización de materiales en la viewport y Render, efectuados mediante el material Shell.

– XRef Material (referencia externa): este interesante material nos permite tomar el material de cualquier objeto 3D que esté en otra escena y representarlo de forma correcta en nuestro objeto 3D, utilizándolo como referencia externa o XREF. Para ello, cargaremos el archivo de la referencia externa en Browse for File (seleccionado en verde) y una vez seleccionado el archivo, podremos elegir el objeto desde el cual referenciaremos el material para que sea aplicado en el objeto de nuestra escena.

Configuración de referencia externa y Render, efectuados mediante el material XREF.

– DirectX Shader: es un material que se utiliza sólo para ser visualizado en la viewport, en el cual podremos ver directamente el shader que se utilizará para el renderizado en otra aplicación (como por ejemplo, en motores de juegos como Unreal o Unity). Podremos definir diversos parámetros como el color Diffuse, Specular, mapas para cada uno, intensidad de la luz entre otros parámetros según el shader que escojamos, estos podemos cambiarlos en la persiana DirectX Shader.

Visualización de objetos en la viewport mediante el HLSL file.

Visualización de objetos en la viewport mediante el Shader FX.

Visualización de objetos en la viewport mediante el Shader Interactive.

Render del material base de DirectX Shader, el cual no tiene que ver con este material.

Materiales propios del motor de Render Scanline Renderer:

– Morpher: este material funciona junto con el modificador llamado Morpher (el cual se aplica a mallas de tipo Editable Poly), y nos permite aplicar un material a las copias de este objeto ya modificadas y que se utilizan como canales en este modificador. Este material va mezclando los materiales de los distintos canales al material base del modificador para lograr transiciones suaves durante el proceso de animación. Por ello, es utilizado preferentemente en animación de personajes. Al igual que en el caso del modificador Morpher, podemos tener hasta 99 canales para agregar materiales, los cuales se corresponderán con el canal de Morpher respectivo.

Configuración del material Molpher en una animación base.

Render del material base de Morpher, en el frame 0.

Render del material Morpher en la animación  base, en el frame 40.

Render del material Morpher en la animación  base, en el frame 70.

Render del material Morpher en la animación  base, en el frame 100.

El vídeo de la animación base con el material Morpher aplicado es el siguiente:

– Double sided (2 lados): nos permite definir 2 materiales, uno en la superficie externa y otra en la interna. También podemos controlar cómo se funden ambos materiales utilizando el parámetro Translucency. Este material también aparece en el motor Arnold.

Configuración y Render mediante el material Double Sided, Traslucency al 0% (por defecto).

Render mediante el material Double Sided, Traslucency al 50%.

– Top/Bottom (Superior/Inferior): nos permite asignar dos materiales diferentes a la parte superior e inferior de un objeto 3D mediante Top Material y Bottom Material respectivamente, y se puede mezclar el nivel de difuminado de la unión entre ambos mediante el parámetro Blend. Con el botón Swap podemos cambiar el orden de los materiales, y en Position podremos establecer la predominancia de un material por sobre el otro (por defecto es el 50%). Si esta es 100%, por defecto Bottom Material es el que se impone por sobre Top Material y si esta es 0%, esto se invierte.

Configuración y Render mediante el material Top/Bottom, con Blend al 0% (por defecto).

Render mediante el material Top/Bottom, con Blend al 50%.

Render mediante el material Top/Bottom, con Blend al 50% pero en este caso se ha aplicado la opción Swap.

– Compuesto (Composite): se utiliza para fusionar hasta 10 materiales diferentes entre sí mediante el uso de porcentajes de mezcla, composición aditiva (A), mezclada (M) o sustractiva (S). Los materiales se van combinando sucesivamente desde arriba hacia abajo, y cada uno puede utilizar un método distinto de composición para combinarse con el resto.

Configuración y Render mediante el material Composite, con valores por defecto.

Configuración y Render anterior mediante el material Composite, pero esta vez con tipos de composición y porcentajes de mezcla variados.

– Shellac (Teñir): este material mezcla dos materiales entre sí tiñendo uno sobre el otro. Los colores del material Shellac son sumados a los del material base, logrando un material más claro y con características comunes a ambos. Podemos administrar el nivel de Mezcla aumentando el valor en Shellac Color Blend.

Configuración y Render mediante el material Shellac, con valor de Shellac Color Blend de 10.

Render mediante el material Shellac, con valor de Shellac Color Blend de 50.

Render mediante el material Shellac, con valor de Shellac Color Blend de 500.

Configuración y Render mediante el material Shellac con material texturizado y oro, con valor de Shellac Color Blend de 50.

– Raytrace (reflexión y traslucidez): este material soporta los mismos tipos de sombreado de superficie que el material Standard, pero además nos permite crear reflexiones y refracciones muy precisas y personalizables. Nos permite generar efectos de niebla interna, densidad de color, traslucidez, fluorescencia y otros efectos especiales. Podemos cambiar los colores (o asignar mapas) de los parámetros para que Raytrace funcione en forma automática. Un aspecto a destacar es que si el color de Transparency es blanco, el objeto será completamente transparente. También podremos variar el índice de Refracción mediante Index of Refr.

Configuración y Render mediante el material Raytrace, con valores por defecto.

Configuración y Render mediante el material Raytrace, con colores y valor de Index of Refr. modificados.

Configuración y Render mediante el material Raytrace, con color de Transparency en blanco. En este caso, se ha aplicado una luz Onmi y el modificador Shell al objeto para apreciar mejor el efecto.

– Ink Paint (entintado): este material nos permite emular un dibujo animado mediante la aplicación de colores planos. Podemos controlar el color y el brillo especular así como los colores de la tinta. Mediante el parámetro Ink Width podemos definir el grosor de la línea del contorno del dibujo.

Configuración y Render mediante el material Ink Paint, con valores por defecto.

Configuración y Render mediante el material Ink Paint, con valores modificados.

Configuración y Render mediante el material Ink Paint, con mapa aplicado en Lighted.

– Architectural (Arquitectura): es un material optimizado para mapear modelos de Arquitectura pues cuenta con una multitud de parámetros editables como por ejemplo luminancia, translucidez, transparencia y otros efectos especiales. Lo mejor de este material es que tenemos muchos materiales y efectos preconfigurados, como por ejemplo cerámicas, agua o maderas. Este material es base de Physical Material y de otros similares como Arch and Design de Mental Ray.

Configuración y Render mediante el material Architectural, con template Glazed Ceramic aplicado.

Configuración y Render mediante el material Architectural, con template Metal Brushed aplicado.

Configuración y Render mediante el material Architectural, con template Water aplicado.

Debido a su importancia y uso, el material Architectural (base de Arch & Design de Mental Ray) es tratado con mayor profundidad en su tutorial respectivo.

– Advanced Lighting Override: este material funciona en conjunto con el plugin Radiosity (Radiosidad), y se utiliza preferentemente para controlar la radiosidad de un material, lo cual nos permitirá simular iluminación de tipo neón. Es importante que el material base esté autoiluminado y asignar al material una escala de luminancia alta (1000 a 2000) para lograr el efecto.

Configuración del material Advanced Lightning Overrride, con valores de luminancia alterados respecto de la configuración por defecto.

Render normal, sin aplicar Radiosity ni el material Advanced Lightning Overrride.

Render normal, aplicando Radiosity pero sin aplicar el material Advanced Lightning Overrride.

Render realizado mediante Advanced Lightning Overrride, con la configuración anterior y aplicando Radiosity.

Respecto de los materiales en 3DSMAX, solamente la práctica constante y el estudio a cabalidad de las propiedades de estos podremos generar emulaciones convincentes y realistas de los materiales de la realidad. También debemos decir que algunos tipos de materiales son exclusivos de ciertos motores de render y por ello, se deben estudiar a la par con estos aunque en general compartes propiedades comunes como la transparencia, la reflexión o el color difuso.

Este es el fin de este tutorial

Bibliografía utilizada: – Tutorial GI Standard y Mental Ray del profesor Sebastián Huenchual H., Carrera Animación Digital 3D, Instituto DGM. – 3DSMAX User Guide reference. – Manuales USERS 3DSMAX por Daniel Venditti. Ediciones MP, Buenos Aires, Argentina.