Материалы в 3D-графике

Материалы (Material) в 3D-графике определяют, как объекты взаимодействуют со светом и выглядят в сцене. От их настройки зависит реалистичность и художественное качество рендеринга.

Разберем основные параметры материалов: цвет, прозрачность, отражение, блеск и другие ключевые характеристики.

Основные параметры материалов

1. Цвет (Base Color, Albedo)

Цвет материала определяет базовый оттенок поверхности. Он может задаваться как единый цвет или с помощью текстуры, накладываемой на объект. В PBR-шейдерах этот параметр называется Albedo.

Примеры использования:

• Однородные материалы (пластик, краска) используют однотонный цвет.

• Детализированные материалы (камень, дерево, металл) применяют текстуры с картами цветов.

2. Прозрачность (Opacity, Transparency, Alpha)

Прозрачность контролирует степень видимости объекта.

• Полная прозрачность (Alpha = 0%) делает объект невидимым.

• Частичная прозрачность используется для стекла, воды и тонких пленок.

В PBR-технологиях применяются две модели прозрачности:

• Cutout (маска прозрачности) – либо полностью видимый, либо полностью прозрачный пиксель (например, листья деревьев).

• Alpha Blend (градиентная прозрачность) – постепенное изменение видимости (например, стекло с затемнением).

3. Отражение (Reflection, Specular, Glossiness, Roughness)

Отражение определяет, насколько материал отражает окружающую среду.

• Металлы имеют сильное зеркальное отражение.

• Диэлектрики (пластик, резина, камень) обладают рассеянными отражениями.

Параметры:

• Roughness (шероховатость) – чем выше значение, тем более матовая поверхность.

• Specular (зеркальный блик) – определяет силу отражения.

• Fresnel Effect – уголозависимое отражение (важно для стекла и воды).

4. Блеск (Shininess, Gloss, Specular Highlights)

Отвечает за интенсивность и форму бликов от источников света. В PBR используется Glossiness (гладкость) или Roughness (шероховатость):

• Гладкие поверхности (глазурь, полированное дерево) имеют яркие блики.

• Матовые поверхности (бетон, ткань) рассеивают свет.

5. Преломление (Refraction, IOR)

Преломление применяется для прозрачных материалов (стекло, вода) и описывает, как свет отклоняется при прохождении через материал.

• IOR (Index of Refraction, коэффициент преломления) – 1.0 для воздуха, 1.33 для воды, 1.5 для стекла.

• Чем выше IOR, тем сильнее эффект линзы.

6. Самосвечение (Emission)

Определяет, излучает ли объект свет. Используется для ламп, неоновых вывесок, экранов.

• Цвет эмиссии – оттенок свечения.

• Сила эмиссии – интенсивность (мягкое свечение или ослепляющий свет).

7. Карта нормалей и рельеф (Normal, Bump, Displacement)

Добавляют детализацию без увеличения количества полигонов.

• Bump Map – имитация рельефа через светотеневые эффекты.

• Normal Map – векторное отклонение нормалей поверхности.

• Displacement Map – физическое изменение геометрии.

Типы материалов в PBR

PBR (Physically Based Rendering) – физически корректное шейдерное моделирование. Включает:

• Металлические материалы (Metallic Workflow)

• Диэлектрические материалы (Non-Metallic Workflow)

Различие между металл и не-металл:

Правильная настройка материалов – ключ к реалистичному рендерингу. Использование PBR, карт нормалей и точных коэффициентов отражения позволит добиться фотореалистичности. Независимо от движка (Blender, Unreal Engine, Unity), принципы работы материалов остаются одинаковыми.