3DSMAX Materiales: Introducción, Editor y Material Standard

Uno de los principales objetivos de un artista CG es emular el mundo real pero dentro de un mundo virtual 3D. Para poder lograr hacer esto. primero debemos comprender como la luz interactúa con los objetos que nos rodean. Debemos observar detenidamente los resaltes, colores, reflexiones de todas las cosas que estén en nuestro entorno y también fotografiar o escanear superficies de objetos para que después nos puedan servir de referencia o como una textura. Por ello, generar escenas de carácter fotorrealista dependerá más de cómo configuremos las luces y los materiales que de cómo modelemos los objetos. Una buena iluminación y texturas pueden mejorar enormemente un modelo mediocre y por el contrario, una pobre iluminación y texturas pueden arruinar por completo un excelente modelo.

En el mundo del 3D hay varias de técnicas de iluminación realística que varían dependiendo del programa que utilicemos, pero las principales son: Radiosity (radiosidad), Caustic (cáusticas), Photon map (mapa de fotones), LightTtracer (trazador de luz) y HDRI (High Dynamic Range Image). Todas estas caen dentro de una categoría general llamada Iluminación Indirecta, generalmente llamada GI o Global Ilumination. Todas estas técnicas dependerán del motor de render que usemos ya que por ejemplo, en 3DSMAX tenemos por defecto de un motor de render llamado escaneo de líneas o ”scanline” (Scanline Renderer) el cual podemos utilizar para generar GI mediante las técnicas de Radiosity y de Light Tracer. Alternativamente, tenemos el motor de render denominado Mental Ray con el cual podemos utilizar efectos cáusticos, mapeo de fotones y una gran variedad de efectos, ya que este motor de render cuenta con su propia librería de materiales shaders y mapas procedurales.

En este tutorial veremos conceptos generales sobre los materiales de 3DSMAX, su editor de materiales y particularmente el Material Standard ya que este nos permitirá, gracias a sus parámetros, crear una gran variedad de materiales que incluso podremos utilizar en otros motores de render.

Introducción a materiales

Al igual que en el caso de AutoCAD, en 3DSMAX también disponemos de los llamados materiales. ¿Qué es un material específicamente? Pues bien, un material es un conjunto de comandos y propiedades específicas que nos sirven para emular los efectos propios de los materiales presentes en la realidad y aplicarlos en nuestros modelos 3D. En general, los materiales reales poseen las siguientes propiedades físicas que pueden ser representadas de forma visual en un modelo 3D:

– Color.
– Textura.
– Rugosidad.
– Transparencia.
– Reflexión.
– Refracción.
– Relieve.
– Auto Iluminación.
– Desplazamiento de malla.

Aunque entender estas propiedades es relativamente fácil, en el proceso de materialización de elementos 3D se requiere de muchos ensayos y muchas horas de práctica para lograr aplicar de forma correcta los materiales, luces y efectos y así lograr resultados satisfactorios, convincentes y realistas. Por ejemplo, si queremos asignar un material de vidrio a una primitiva 3D redonda como un cilindro, debemos tomar en cuenta que este material tiene ciertas propiedades visuales que deberán ser agregadas como por ejemplo su transparencia, para así lograr un buen efecto y tambipen debemos considerar la forma 3D a la que lo estamos aplicando, ya que no es lo mismo aplicar el material en un cubo o una esfera. Así como la transparencia, los materiales en 3DSMAX tienen muchas otras propiedades que nos permiten emular de la mejor forma posible un material de la realidad en la viewport de 3DSMAX y en el renderizado final, que es el que finalmente nos interesa. Por ejemplo, en materiales porosos frecuentemente tendremos un mapa llamado Textura el cual es una imagen que “representa” de forma correcta la apariencia visual básica de ese material. Un ejemplo de una textura de material poroso sería el siguiente:

A menudo, estos materiales poseen otra textura en escala de grises que emulará de forma más o menos convincente el relieve del material real. Ejemplos de materiales porosos serían el ladrillo, la piedra, la madera, el hormigón y el asfalto. También tenemos materiales metálicos los cuales pueden tener una textura o no, ya que lo que importa de estos materiales es el “brillo” del metal (aunque también puede ser opaco) y a menudo se resuelven mediante un color base, un ajuste de brillo, reflexión (en ciertos casos) y en algunos casos, una textura de relieve. Ejemplos de materiales metálicos serían el oro, la plata, el acero, el aluminio y el bronce. Finalmente, tenemos materiales diversos que pueden ser de tipo traslúcido (como el vidrio) en los cuales tenemos efectos de reflexión o refracción además de los ajustes de la opacidad (o sea, qué tan transparente es o no) o que pueden ser mezclas entre los materiales porosos, metálicos y/o traslúcidos.

Por razones obvias, otras propiedades físicas de los materiales como rigidez, resistencia, densidad, maleabilidad y flexibilidad no pueden ser representados en un modelo 3D, ya que estos por definición son elementos de visualización y por ello, las propiedades de los materiales reales que representaremos SIEMPRE serán de tipo visual. Todos estos tipos de materiales pueden ser creados en 3DSMAX o en algunos casos, ya vienen establecidos por defecto.

El editor de materiales

Mediante este editor podremos acceder a los materiales mismos y modificar ya sea sus propiedades o parámetros, además que podremos apreciar los diferentes tipos de materiales de los cuales disponemos o crear nuevos desde 0. Podemos activarlo presionando el icono del editor de materiales o directamente con la letra M. Al hacerlo, según la versión de 3DSMAX que poseamos, nos aparecerá el siguiente panel:

Editor de materiales en versiones antiguas de 3DSMAX.

Editor de materiales en versiones nuevas de 3DSMAX.

Notaremos que en las versiones modernas de 3DSMAX el editor de materiales es diferente ya que ahora se llama Slate Material Editor y, en este caso, los materiales se trabajan y editan mediante un sistema de enlace mediante “nodos”, de manera similar a otros programas de 3D y motores de renderizado o de videojuegos como Unreal. Sin embargo, aún es posible cambiar este editor al de las versiones antiguas si en Modes de este elegimos la opción Compact Material Editor:

Si lo cambiamos al editor antiguo notaremos además que tenemos un material por defecto llamado “Physical Material”. Este material es propio del motor de render llamado Art Render y por ello, será estudiado en un siguiente tutorial. Como en este tutorial abordaremos el material Standard, podremos cambiar a este simplemente presionando el botón del nombre del material y luego escoger el material “Standard”, para luego finalizar con OK.

En ambos tipos de editor de materiales, lo primero que veremos es una serie de “Slots” o esferas (las cuales van desde 6 a 24 en Compact y a modo de lista de material en Slate) las cuales servirán para crear y alojar nuestros materiales. Sin embargo, la principal ventaja del modo Slate por sobre Compact es que en el primer editor podremos crear materiales “ilimitados” ya que para crear un material, bastará con colocarlo en el espacio (View1) al lado de la lista:

En cambio, en el editor Compact tendremos espacio desde 6 a 24 materiales lo cual limita la cantidad de estos de manera simultánea en una escena. Otra ventaja del editor Slate es que podremos colocar los materiales en forma de “nodos”, es decir, podremos crear y arrastrar al área directamente las texturas u otros mapas que necesitemos y las conectaremos a los parámetros de cada material mediante puntos de enlace o “nodos”, los cuales podremos editar a nuestro antojo y de manera directa ya que enlazamos un mapa al canal de un material mediante clic en el nodo del mapa, luego mantenemos presionado el botón primario del mouse y sin soltarlo, arrastramos hasta hacer clic en el nodo de la propiedad del material:

Enlazando el mapa Checker a Ambient Color mediante nodo, utilizando el editor Slate.

Enlazando el mapa Checker a varios parámetros del material Standard mediante nodos, utilizando el editor Slate.

Si queremos seleccionar un mapa o un material, simplemente hacemos clic en este y quedará resaltado mediante líneas segmentadas. Podemos borrarlo de forma rápida mediante la tecla Supr y lo mismo podemos hacer con cualquier enlace o nodo, el cual se selecciona previamente mediante clic:

Tip: también podremos agregar mapas o materiales al editor si hacemos clic con el botón secundario del mouse dentro del área de View1 y luego seleccionamos lo que queremos:

Elementos de edición del editor de materiales (modo Slate)

1- Select Tool: herramienta de selección de materiales y mapas. Mediante esta podremos elegir materiales o mapas dentro de view1.

2- Pick Material From Object: al seleccionarlo podremos obtener el material de un objeto 3D que esté en la viewport.

3- Put Material to Scene: coloca el material en la escena completa. Si duplicamos un material o dejamos dos de ellos con el mismo nombre y luego editamos la copia, mediante esta opción podremos asignar esta última a todos los objetos que se encuentren en la escena.

4- Assign Material to Selection: si seleccionamos un objeto 3D, mediante esta opción asignaremos el material seleccionado a este.

5- Delete Selected: borra el material y/o el mapa seleccionado.

6- Move Children: por defecto, al mover un slot de material o mapa solamente se moverá este pero si tenemos una jerarquía de nodos ya definida, mediante la activación de esta opción la moveremos completamente.

7- Hide Unused Nodeslots: muestra o esconde los detalles de los Slots.

8- Show Shaded Material in Viewport: muestra el material en la viewport.

9- Show Background in Preview: muestra el fondo transparente de un material en la vista previa de este.

10- Material ID Channel: define el canal ID del material seleccionado. Este se usa preferentemente para renderizado, ya que mediante la asignación de estos se pueden generar diversos efectos en el render. La información de los canales se almacena en imágenes sólo si guarda la escena renderizada en formatos RLA o RPF.

11- Lay Out All Vertical/Horizontal: ordena todos los materiales de la View1 de forma horizontal o vertical, según lo definamos.

12- Lay Out Children: si seleccionamos uno o más materiales en la view1 y los objetos hijos están desordenados, al presionar esta opción alinea los objetos hijos de la jerarquía de nodos.

13- Material Map Browser: activa o desactiva el muestrario de materiales y mapas del lado izquierdo.

14- Parameter Editor: activa o desactiva los parámetros de edición del material o mapa seleccionado.

15- Select by Material: permite seleccionar objetos según su material.

Ahora veremos las opciones del material Standard en ambos editores. Como sabemos, el material Standard posee todos los parámetros necesarios para poder crear un material desde “0” y además, podemos usarlo en todos los motores de render por defecto. En el editor de materiales Compact los parámetros están debajo de cada Slot que seleccionemos mientras que en Slate, los parámetros se encuentran en el lado derecho del editor:

Parámetros del material Standard (y de cada material que asignemos) en el editor de materiales Compact.

Parámetros del material Standard (y de cada material que seleccionemos en la View1) en el editor de materiales Slate.

Cuando tenemos un objeto 3D seleccionado y tengamos el editor de materiales abierto junto con un material o Slot seleccionado, automáticamente se activarán los botones Get Material (Compact) y Assign Material to Selection (en ambos). Get material nos permite obtener el material que queramos y es el equivalente a Material Map Browser. Para asignar el material al objeto, en Compact basta arrastrar la esfera hacia el objeto seleccionado, o presionar el botón Assign Material to Selection. En el editor de materiales Slate seleccionamos el material en View1 y presionamos el botón  Assign Material to Selection.

En cuanto al material Standard, los parámetros más importantes de este son los siguientes (algunos son comunes a otros materiales):

En el editor Slate:

En el editor Compact:

A) En este espacio colocaremos el nombre e nuestro material. En el caso de Compact, además encontramos la opción Pick Material From Object (el gotario) y el botón para cambiar el tipo de material. Si lo presionamos, podremos elegir entre varios tipos de materiales, ya sea para agregar efectos u otras características según necesitemos.

B) En el editor de materiales notaremos que existe una persiana llamada Shader Basic Parameters, desde donde podremos elegir el tipo de Shader o sombreador que queremos para el material. En un material de 3DSMAX, un Shader es una función que determina el cómo se comporta un objeto ante la luz y por ello, gestiona los tipos de sombreado en la superficie de este. Estos pueden elegirse mediante un menú desplegable:

Los shaders de los que disponemos en 3DSMAX son los siguientes:

Blinn: Es el Shader que aparece por defecto en el material Standard. Blinn crea superficies uniformes con algo de brillo, y es un sombreador de uso general.

Anisotropic: El shader Anisotropic crea superficies con resaltes de tipo elíptico. Estos resaltes son útiles para objetos como pelo, vidrio tipo cristal o brushed metal (metal cepillado).

Metal: El shader metal nos permite crear superficies metálicas con aspecto real, así como una variedad de materiales de aspecto orgánico.

Multi-Layer: Es similar al Shader Anisotropic pero tiene dos controles para los resaltes especulares. Los resaltes están organizados en capas o layers, lo que permite crear resaltes complejos idóneos para superficies muy pulidas o para efectos especiales específicos.

Oren-Nayar-Blinn: Es una variante del sombreador standard Blinn. Contiene controles de “difusa avanzada” adicionales, Nivel difuso y Aspereza, que permiten aplicar un efecto mate al material. Este sombreador resulta idóneo para superficies mates como tejido, terracota, piel, etc.

Phong: Este shader suaviza las aristas entre las caras y renderiza con realismo los resaltes en superficies brillantes normales. El shader Phong puede renderizar con precisión mapas de relieve, opacidad, brillo, reflexión y especulares, además de tener en común los mismos parámetros básicos que tiene el shader blinn.

Strauss: Sirve para sombrear superficies metálicas. Utiliza un modelo más simple y tiene una interfaz más sencilla que el sombreador Metal.

Translucent shader: este shader es utilizado principalmente para generar transparencias.

Al lado de la barra de selección de los Shaders tenemos cuatro efectos para el material, los cuales se detallan a continuación:

Wire: al activarlo, generaremos un render con el modelo alámbrico o Wireframe y además este será visible en la viewport:

2 Sided: al activarlo, generaremos que el material se vea por ambos lados al realizar el render y en la viewport.

Podemos comprobar esto en las imágenes siguientes: en la primera la tetera está renderizada sin aplicar 2 Sided y notamos que se ven huecos del fondo en ella, mientras que en la segunda imagen tenemos la opción habilitada y notamos que el material “rellena” los espacios negros de la parte superior.

Tetera normal.

Tetera con 2 sided aplicado.

Face Map: al activarlo, haremos que el material se aplique en cada cara del objeto y si este tiene textura, esta se aplicará en cada polígono del objeto.

La opción Face Map funciona especialmente en las texturas y podemos verlo en las imágenes siguientes:

Tetera normal.

Tetera con Face Map aplicado.

Faceted: al activarlo, se eliminan los grupos de suavizado y el render nos mostrará la geometría facetada (en caras) del modelo original.

Cabe destacar que todos estos parámetros podemos utilizarlos al mismo tiempo, activando y desactivando cada opción según lo necesitemos. En la imagen siguiente, podemos ver todas las opciones antes descritas aplicadas en el render:

Este es el fin de este tutorial.

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