Creación de materiales con Blender: rugosidad realista

19 Febrero, 2015

Os mostramos a continuación el proceso para la creación de materiales rugoso con aspecto realista en reconstrucciones virtuales realizadas con Blender, con el objetivo de conseguir el máximo nivel de detalle y llevar a cabo una imitación fiel de la naturaleza. Desde 2010 Patrimonio Virtual apuesta por Blender como software de infografía 3d de aplicación al patrimonio cultural, ofreciendo formación de este programa open source y de licencia gratuita a todos aquellos que se quieran acercar a la reconstrucción 3D aplicada a la arqueología o documentación de bienes históricos y patrimoniales.

La finalidad de este tipo de trabajos es que el modelo resultante reproduzca fielmente la geometría y apariencia de los objetos originales. Sin embargo, a pesar de que la prioridad es crear unos materiales que, en la medida de lo posible, reproduzcan los materiales presentes en la naturaleza, debemos tener en cuenta que representar ciertos aspectos más abstractos siguiendo exactamente el relieve de los restos hallados en un yacimiento, es una tarea difícil de cumplir.

Por este motivo, en muchas ocasiones es necesario recurrir a técnicas de infografía para llevar a cabo una recreación ideal del material, puesto que somos conscientes de que resulta imposible reproducir con exactitud aquellos aspectos que, como la rugosidad, se dan en determinados materiales. En este sentido, el modo gráfico de representar el relieve que pudo existir en un muro original de mampostería, por ejemplo, se convierte en una aproximación lo más fiel posible, en base al estudio de paralelos, del análisis visual de los restos existentes y del propio comportamiento del material con el paso del tiempo.

Cuando creamos y aplicamos materiales y texturas sobre objetos 3D, que previamente han sido modelados, Blender nos ofrece diversas opciones para generar un material cuyo aspecto final tenga cierto nivel de rugosidad. A continuación veremos las más utilizadas para crear relieve sin modificar la geometría original del objeto. Próximamente, analizaremos algunas herramientas que sí alteran la geometría para producir rugosidad en la superficie.

Cómo crear rugosidad sin modificar la geometría:

1. A partir de una textura fotográfica, podemos aprovechar la información que la imagen nos proporciona (mapas de normales, de relieve, etc.) para aplicarla sobre las caras del elemento durante el proceso de creación del material. El mapa de relieve se utiliza para producir el efecto de distorsión sobre la superficie de un objeto sin modificar su geometría. Añadiendo una textura de relieve (bump texture) aumentamos el realismo del objeto, en lo que se refiere al patrón real de comportamiento frente a la iluminación que recibe.

Estos mapas de información los encontramos asociados a la propia imagen, si ésta ha sido adquirida a través de webs de descarga, bases de datos, catálogos online, etc., como en Arroway Textures o CGTextures entre otras, donde está disponible una gran variedad de texturas de alta resolución, agrupadas por tipologías (texturas de madera, pétreos,…).
Una alternativa a la compra de texturas de alta resolución es el uso de software -como CrazyBump– en el que, introduciendo la fotografía escogida para crear la textura de imagen, permite al usuario ajustar diversos parámetros para obtener los correspondientes mapas con información de color, normales, displacement, occlusion, specularity, etc.

En las asignaturas de renderizado en nuestros Cursos de Espcialización con el motor Cycles de Blender, los alumnos aprenderán a crear y a aplicar cada uno de estos mapas de información a través de un sencillo sistema de nodos, para obtener el aspecto final del material con texturas asociadas.

renderizado cycles blender fotorrealismo

2. A partir de una textura procedural podemos crear un efecto visual en el material para añadir información que afecta directamente a su comportamiento frente a la luz que recibe y refleja el objeto.
Una textura procedural es calculada por el programa (a lo largo de nuestros cursos de Especialización veremos los distintos tipos de texturas procedurales que ofrece Blender), siguiendo algoritmos matemáticos, en base al ajuste de determinados parámetros que indica el usuario.
Así por ejemplo, algunas de las texturas de Blender más habituales para crear el efecto de rugosidad en el material son Noise Texture y Wave Texture. Aplicando el nodo correspondiente de la textura procedural escogida y vinculando al socket de Displacement del nodo de salida del material, permite crear un efecto muy interesante de rugosidad, por ejemplo, sobre las caras de un muro.

composición nodos cycles blender material

A partir de una imagen creada se puede generar un mapa de alturas, cuyo resultado final sea el efecto óptico de relieve sobre una superficie. Para ello, en primer lugar es necesario crear una imagen en blanco y negro o en escala de grises para, posteriormente, exportarla y aplicarla al material que estamos editando. La idea fundamental de esta opción es transformar la información en blanco y negro en información de relieve.

Esta alternativa presenta una gran ventaja: el usuario tiene total libertad a la hora de crear la imagen, en función del efecto de relieve que quiera producir sobre el material del objeto. El resultado final dependerá, por tanto, de la imagen creada previamente la cual depende, a su vez, de las herramientas disponibles para dibujar en el software de edición de imágenes en el que se haya creado la plantilla. Generalmente, estos programas disponen de un amplio abanico de pinceles, diámetros, valores de opacidad, etc., de modo que se puede crear una imagen ajustada exactamente al aspecto final de relieve o rugosidad deseado para el material.

En nuestros Cursos de Especialización aprenderemos a crear un sencillo lienzo en Gimp que, guardado con formato de imagen, exportaremos a Blender. Esta imagen de textura, conectada a los nodos correspondientes (ColorRamp, Diffuse, Bump,..) proporcionará el efecto final que buscamos de relieve en el material, siguiendo exactamente los trazos definidos en la misma. De este modo, a la hora de renderizar la superficie sigue siendo plana y la información de blancos y negros es la que permite a Cycles “falsificar” el relieve.

gimp textura material

composición nodos blender cycles

 

En breve os ofreceremos la segunda parte de este tutorial, que forma parte de las asignaturas sobre trabajo con Blender, Cycles y Gimp de nuestros Cursos de Especialización en Virtualización del Patriomonio y Restauración Virtual. Nuestra apuesta por el software Open Source y de Licencia Gratuita aplicado a disciplinas como la Arqueología o la documentación del Patrimonio Cultural ha generado año tras año una gran cantidad de profesionales que han adoptado esta forma de trabajo como ya habitual.

Autora: Laia Fabregat

Profesora de Patrimonio Virtual

 

5 Comments. Leave new

Fantástico aporte, muy necesario. Gracias

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Muchas gracias Pablo! Esperamos que te sirva de ayuda!

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gustavo cuenca
24 Febrero, 2015 16:44

excelentes tecnología para los que trabajamos en restauración artística pero inalcanzable para nosotros que vivimos con una economia tan baja, ojala pudiera ser un poco mas accesible para personas de bajo recursos como yo, no se perdiera tanto talento. gracias

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Muchas gracias por tu comentario Gustavo; es realmente interesante lo que comentas y nosotros en concreto lo tenemos en cuenta puesto que tratamos siempre de emplear en nuestra formación y trabajos el uso de software de licencia libre. En el ejemplo que ponemos usamos Blender y Gimp, ambos programas Open Source y de Licencia gratuita.
Un saludo y suerte!

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[…] vimos en el post anterior, centrado en cómo crear un material rugoso con aspecto real en Blender, existen diferentes […]

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