image

کاربر مهمان

متریال PBR

مفهوم

Physically Based Rendering 

در نرم‌افزارهای معماری چیست؟

 

به نام دوست

مقدمه: در این بخش سعی بر این داریم که بتوانیم شمارا با برخی مفاهیم اولیه در نرم‌افزارهای معماری آشنا کنیم و در قدم بعدی به توصیف  Physically Based Rendering و تأثیرات آن بر خروجی‌های پروژه‌های معماری شما ، همچنین نحوه استفاده از آن در موتور رندرهای مختلف بپردازیم. 

 

Material  چیست ؟


متریال ها در تری دی اس مکس جنس آبجکت های ما را مشخص می‌کند و معین می‌کنند که آبجکت به چه میزان نور به محیط بازتاب یا از خود عبور دهد . در تعریف متریال باید گفت که به‌عنوان اصلی‌ترین بخش در شبیه سازی پروژه‌های معماری برای تعیین کیفیت آبجکت ها به شمار می‌آیند که ما با استفاده از طیف وسیعی از متریال ها چه به‌صورت طبیعی و چه به‌صورت  مصنوعی می‌توانیم درزمینهٔ های مختلف همچون طراحی داخلی و طراحی فضای خارجی،طراحی نما یا حتی مبلمان استفاده کنیم.

 

Texture  چیست ؟


تکسچر درواقع عکس یا بافتی است که شما برای نشان دادن طرح روی سطح یک آبجکت استفاده می‌کنید در متریال خواص فیزیکی برای اجسام تعریف می‌شود برای مثال در یک ظرف شیشه‌ای چه مقدار نور را می‌تواند بازتاب دهد اما در تکسچر آسفالت ترک‌خورده مشخص می‌شود که طرح آن به چه میزان برجستگی و فرورفتگی می‌تواند داشته باشد. درنهایت تکسچر برای توصیف بافت آبجکت  تعریف می شود.

 

Render  چیست؟

 
رندر درواقع به خروجی سه بعدی از یک صحنه دو بعدی گفته می‌شود. در حال حاضر نرم افزارهای مختلفی برای ایجاد خروجی‌ها وجود دارند که هرکدام از آن‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. یکی از روش‌ها و تکنیک‌های رندرینگ، تکنیکی است که بر پایه قوانین فیزیکی پایه‌ریزی شده است. به این روش Physically Based Rendering می‌گویند.

 

تکسچر PBR  چیست؟


تکسچر  PBR  (Physically Based Rendering یک رویکرد گرافیکی جدید است که انقلاب بزرگی را در جهت ارائه خروجی‌های رئال از طریق شبیه‌سازی فیزیکی نور ایجاد کرده است و هدف اصلی آن استفاده از روش‌های دقیق‌تر و قابل پیش‌بینی تر نسبت به فن‌های قبلی برای خلق تصاویر واقع‌گرایانه هست. PBR به شما این امکان می‌دهد که تقریباً هر نوع متریال و یا حتی ترکیبی از چندین نوع را در یک قالب واحد شبیه سازی کنید.

 

تاریخچه  PBR از چه زمانی آغاز می‌شود؟


از دهه 80 میلادی تعدادی از محققان در شاخه مبانی نظری به موضوع physical correctness  پرداختند. که در این میان عمده‌ترین تحقیقات توسط  دانشگاه کرنل نیویورک آمریکا به انجام رسید.عبارت PBR  برای اولین بار توسط افرادی به نام هایPat Hanrahan, Greg Humphreys, Matt Farr  که در کتاب آن‌ها با همین عنوان در سال 2014 جایزه اسکار را از آن خود کرد.

 

تکسچر PBR  چه مزایایی  برای شبیه سازی پروژه‌های معماری شما دارد؟

تکسچر PBR تمام خصوصیات چند تکستچر  را در یک قالب واحد دارد.

قالب این نوع تکستچر خیلی فشرده هست اما تنها چند پارامتر کلیدی باعث به وجود آمدن خروجی رئال می‌شود.

به‌طور عادی برای ساخت یک متریال احتیاج به ترکیب چند نوع  تکستچر با یکدیگر داریم اما استفاده از PBR  این راه را برای شما هموار می‌کند.

اگرچه PBR  ها بر اساس Map  های مختلفی ساخته می‌شوند اما این ترکیب‌های پارامتری باعث می‌شود که آن‌ها را پیچیده‌تر و انعطاف‌پذیرتر کند.

هر PBR   بدون هیچ محدودیتی می‌تواند در ترکیب با PBR های دیگر قرار گیرد.

متریال های PBR با استفاده از روش‌های ساده و بهینه کیفیت سایه بسیار بالایی را ارائه می‌دهند توانایی توصیف بیشتر انواع متریال و حتی ترکیبی از آن‌ها با استفاده از یک ماده بسیار قدرتمند و کاربرپسند است.

ازلحاظ فیزیکی آن‌ها به‌خوبی بر روی آبجکت قرار می‌گیرند و در زمان رندرینگ به لحاظ فیزیکال بودن خروجی کار واقعی خواهد بود.

 

آیا شما هم از کسانی هستید که فکر می‌کنید با استفاده از تکسچر های PBR  خلاقیت خود را از دست می‌دهید؟


به‌طورقطع این‌طور نیست ، تکسچر PBR درواقع برای شبیه‌سازی حرفه‌ای پروژه معماری شما در سطوح واقع‌گرایانه طراحی شده است و شما می‌توانید بدون هیچ محدودیتی با استفاده از این تکستچرها به پیچیده‌ترین و جالب‌ترین نتایج دست پیدا کنید.برای مثال از تکستچرهای سنگ مرمر ،گرانیت یا آجر در نمای خارجی گرفته تا انواع تکستچر در فضای داخلی ازجمله سرامیک کف یا پارچه مبلمان تا ظروف تزئینی فلزی و ....دسترسی داشته باشید..این تکستچرها به شما کمک می‌کند که حتی ریزترین جزئیات مانند پرز و مو و حتی پوست را بتوانید با بهترین کیفیت نشان دهید. بی‌شک سرعت آماده‌سازی شما برای ارائه پروژه‌ها بالاتر می‌رود.

 

تفاوت متریال PBR با سایر روش های متریال ها در چیست؟


نکته قابل‌توجه در متریال PBR با سایر متریال ها در این است که برای مثال شما برای داشتن متریال فلز تمام خصوصیات فلز ازجمله شفافی,براقی و ماتی در یک قالب واحد در اختیار دارید، اما در موارد دیگر شما مجبور به ترکیب چند نوع Map  برای به دست آوردن متریال دلخواهتان هستید.

 

تئوری Micro-facet  چیست؟


درواقع PBR ها بر اساس تئوری  micro-facet شکل گرفته ،که در آن هر سطح متشکل از سطوح کوچک‌تر انعکاسی هستند که بر اساس موقعیت قرارگیری میزان زبری متریال در اندازه‌های مختلف تعیین می‌شود.اگر micro-facet ها به‌صورت نا -منظم قرار گیرند سطح را به‌صورت مات می‌بینید ولی اگر به‌صورت منظم قرار گیرند سطح را به‌صورت صاف می‌بینید.پارامتر roughness  مهم‌ترین گزینه در متریال PBR هست.

 

نحوه وارد کردن تکسچر PBR در موتور رندر VRAY


در قدم اول در قسمت Material Editor   گزینه Vraymtl را انتخاب کرده و  در قسمت  diffuse رنگ خاکستری  را انتخاب  و به  reflect آن رنگ سفید انتخاب می‌دهیم. اگر مپی را برای رفلکت در نظر دارید می‌توانید به‌جای رنگ سفید از آن استفاده کنیم.

Roughness را گاما یک و گزینه Metalness  را صفر انتخاب می‌کنیم. در قسمت Map به متریال Bump  عدد 30 را می‌دهید و Opacity  آن را هم عدد 100 انتخاب می‌کنید.

باید توجه داشته باشید هنگامی‌که مپ Normal  یا Roughness  دارید override  را بارگذاری کنید که کاربرد آن  برای مپ های باکیفیت بالا  به‌صورت  تک‌رنگ یا چندرنگ  است. بعضی از تکسچر ها نباید به‌عنوان مپ در نظر گرفته شوند پس در زمان وارد کردن مپ از طریق Bitmap باید حالت گاما یک را روی Overrride قرار دهید

در قسمت BRDF گزینه Use Roughness را انتخاب کرده. توجه داشته باشید که گزینه GGX فعال باشد.

برای مپ Bump ما از مپ Vray Normal Map می توانیم استفاده کنیم که سازگاری کامل را با ProxiesDisplacements  دارد

بعد از در نظر گرفتن Vray Normal Map ، مپ Normal را برای بخش Normal Map slot انتخاب می‌کنیم.باید  توجه داشته باشید که مپ نرمال را هم باید با گامای 1 وارد نمایید.

 

 

 موتور رندر کرونا Corona  چگونه عمل می‌کند؟


کرونا یکی از بهترین موتورهای رندر برای شبیه‌سازی پروژه‌های معماری هست.در کرونا با استفاده از the GGX Microfacet برای ارائه  واقع‌گرایانه متریال های براقی همچون فلزات می‌باشد اجرای GGX در کرونا کاملا مطابق با استانداردهای  تکستچر های PBR هست. این مدل در مقایسه با مدل‌های قدیمی مانند Blinn ، Phong یا Ward نتایج قابل قبول‌تری به بار می‌آورد. این نوع متریال همچنین امکان ایمپورت آسان از برنامه‌های دیگر مانند Allegorithmic's Substance tools و Quixel’s Megascans را برای شما فراهم ما می‌آورد.. در کرونا "آنچه می‌بینید همان چیزی است که دریافت می‌کنید". موتور رندر کرونا همچنین از رویکردهای  قدرتمندی در رندرهای خود همچون Volumetrics و Subsurface Scattering استفاده می‌کند.

همان‌طور که می‌دانید پوست  انسان و حیوانات  یکی از پیچیده‌ترین متریال ها  است ، که دارای خواص منحصر به فردی است که نمی‌تواند در shader های مختلف به‌درستی حمایت شود. Shaderهای مخصوص پوست در کرنا می‌توانند تصاویر رندرهای سریع‌تر و واقع‌گرایانه‌تری را ارائه دهند .حتی اگر قبلاً تجربه‌ای در رندر پوست رئال نداشته‌اید با اولین رندر به عالی‌ترین نتایج دست خواهید یافت.

 

 PBR در موتور رندر کرونا چگونه است؟


ما در کرنا مانند دیگر موتورهای رندر یک سری ورودی‌ها وجود دارد که این ورودی‌ها هرکدام شامل:بافت یا همان رنگ زمینه (Diffuse) ،برجستگی یا فرورفتگی (Displacement) ،براقی(Glossiness) و شفافیت Refract،انعکاس (Reflect) می باشدکه مشابه تمام این موارد را در ویری  هم هست.موتور رندرکرونا از بیس بر اساس واقع‌گرایی(رئالیسم)  طراحی شده است و می‌تواند خروجی‌هایی بی‌شباهت به واقعیت را به شما ارائه دهد.هرکدام از این PBR مجموعه‌ای از تکستچر های مختلفی ازجمله آلبدو(Albedo)تکستچر بافت (Diffuse)و... با خوددارند. درواقع این تکستچر ها همان ورودی‌های ما هستند و شما دیگر نیازی به ساخت مجدد این تکستچرها ندارید و علاوه بر این شما می‌توانید آن‌ها را در موتورهای رندر مختلف استفاده کنید.همان‌طور که در طراحی داخلی زیر می‌بینید آبجکت های هیچ‌کدام دارای متریال نیستند

برای شروع  در حالت Overraid مانند ویری تست رندر سریع می‌گیرید. برای متریال دهی کافی است پلاگینPlugin 3DS Max Convertor   دانلود کرده و فایل آن را به‌صورت دستی وارد محیط تری دی مکس کنید  و یا در غیر این صورت در منوی Scripting>Script Through  وارد بخشScript   شوید و پلاگین را راه‌اندازی کنید و بعد از نصب پلاگین پیغامی بر روی صفحه نمودار می شودکه شما می‌توانید در محیط Customize  در Category Plugin آن را می توانید نصب کنید.

شما می‌توانید متریال های خود را از پنجره پلاگین انتخاب کنید.در قسمت Renderer  می‌توانید موتور رندر خود را کرونا انتخاب کنید شما همچنین می‌توانید متریال ها که شامل متریال های چوب،سنگ، بتن ،شیشه و غیره باشند در کادر رندر مشاهده کنید.

در قسمتAdvanced Setting   یکسری تنظیمات وجود دارد مانند AO یا Ambient Occlusion که درواقع همان تکستچر های سفیدوسیاهی هست که برای ایجاد رنگ در Diffuse  استفاده می‌کنیم .

گزینه بعدی Displacement  باعث می‌شود که برجستگی‌ها و فرورفتگی‌هایی را به سطح متریال های انتخابی ما ازجمله جوپ،پارچه و چرم به ما بدهد.

گزینه Use 16 bit Map این امکان را به ما  می دهد که از تکستچرهای باکیفیت بالایی را استفاده کنید که البته این مدل تکستچرها در رم فضای زیادی را اشغال می‌کنند.

گزینه بعدی  Confirm UV Map درواقع یو وی را بر اساس سایز عکس تغییر می‌دهد که بهتر است تیک آن زده شود

و گزینه  آخر Apply Material to Preview  sphere  یک کره در ویو پورت نشان می‌دهد که متریال را به‌صورت پیش‌فرض در آن نشان می‌دهد.شما می‌توانید به هر تعداد متریال که می‌خواهید در کادر لود کنید و به آبجکت های خود نسبت دهید.

اگر بخواهید یک سری تغییرات در نوع متریال های خود دهید می‌توانید از قسمت Material Editor  وارد می‌شوید

نکته جالب‌توجه این است که  ممکن است بعضی از وب‌سایت‌ها  دو یا سه فاز رنگ از تکستچر های خود را در یک مجموعه قرار دهند که شما گزینه دلخواه خود را انتخاب کنید.

 Compositeمپی است که شما می‌توانید چندین خروجی تکستچر از آن داشته باشید اما سرعت رندر شمارا خیلی کند می‌کند، برای این کار می‌توانید از مپ های خود موتور رندر کرنا استفاده کنید که به‌راحتی قابل ترکیب با یکدیگر هستند اما باید توجه داشته باشید که مپ در حالتMultiply   قرار گیرد.

 در قسمت Reflection  کرنا یک سری تنظیمات از قبل انجام شده است اما برای ترکیب چند رنگ یا چند تکستچر می توانید در قسمتAdjustment  می‌توانید تغییرات رنگی یا بافتی بیشتری را اعمال کنید.

در مپ بعدی یا همان مپ نرمال Normal  می‌توانید برای شدت bump  از قسمت  Strength Molt   شدت آن را افزایش دهید.

مپ بعدی Displacement  است که شما می‌توانید تنظیمات خود را در آن اعمال کنید.

 

لومیون lumion  چیست؟

 
استفاده از نرم‌افزارهای مختلف برای ارائه طراحی پروژه‌های معماری ضروری هست. لومیون یکی از نرم‌افزارهای  مناسب است که چشم‌انداز شمارا برای نتیجه نهایی القا می‌کند. Lumion نرم‌افزاری است که از لحظه واردکردن مدل خود تا زمان ارائه یک تصویر ، ویدیو یا عکس پانورامای زیبا ، روند ارائه را روح بخشیده و روند کار را ساده و لذت‌بخش می‌کند. رندرگیری در lumion   در زمان بسیار کوتاهی صورت می‌گیرد همچنین شما می‌توانید در مدت زمان کوتاه انیمیشن پیچیده را توسط این لومیون طراحی نمایید. این نرم‌افزار  برای نشان دادن طرح نهایی پروژه معماری به شما کمک  شایانی می‌کند و همچنین باعث می‌شود که  تجربه Design شما مدت‌ها قبل از ساخت پروژه برای دیدن کارفرما  قابل‌مشاهده باشد.

 

نحوه به کار بردن تکسچر پی بی ار در نرم افزار Lumion به چه شکل است؟


در این قسمت هم مانند نرم‌افزارهای قبلی به نحوه استفاده از متریال pbr  می‌پردازیم.برای دانلود متریال وب‌سایت‌های مختلفی هست که از بهترین آن میتوان به شرکت Allegorithmic's Substance tools و Quixel’s Megascans اشاره کنیم.برای هرکدام از این متریال ها دسته‌بندی‌های مختلفی ازجمله : تکسچر چمن،تکسچر آسمان ، آجر ،سنگ مرمر، فلز،خاک و شن،گچ،کاشی، سرامیک، صخره و کاغذ و..که هرکدام از این متریال ها خودشان زیرمجموعه‌هایی دارند.

به‌عنوان مثال در Lumion برای نسبت دادن تکسچر آسفالت ترک‌خورده  آبجکت موردنظر خود را انتخاب کرده و آن را نسبت می‌دهیم. 

برای زمینه از همان مپ آلبدو استفاده می‌کنیم،اندازه مپ را می‌توانید با Map Scale  تنظیم می‌کنید.یکی از خوبی‌های نرم‌افزار لومیون (Lumion) این است که مپ نرمال به‌صورت خودکار ساخته می‌شود. اما یکی از نکاتی که باید به آن توجه داشته باشید این است که میزان Roughness  و Reflect و Glossiness  تکستچر ما به‌صورت واقعی نیست و مپ Normal آن را به‌صورت واقعی اجرا نمی‌کند..برای این می‌بایستی مپ Albedo را با مپ Roughness در فتوشاپ با یکدیگر ترکیب کنید.در ابتدا وارد تنظیمات پالت Channel  می‌شویم.در این بخش سه قسمت به رنگ‌های قرمز،سبز و آبی وجود دارد.از قسمت New Channel  می توانید یک کانال جدید ایجاد کنید..برای این کار کافی است از مپ Roughness کپی گرفته و آن را در کانال خود کپی کنید. که به‌وسیله آن می‌توانید میزان رفلکت مپ را تغییر دهید

پسوند ذخیره فایل باید به نام تارگا باشد و کیفیت آن می‌بایستی 32 بیت باشد.

همین تنظیمات را برای مپ نرمال  در لومیون می‌توانید تکرار کنیم هیچ فرقی ندارد.مپ Glossiness را در مپ نرمال مانند مرحله قبل کپی و ذخیره می‌کنید.

در مرحله بعد مپ آلبدویی رو که خودمان ساختید در قسمت Color Map  مپ وارد می‌کنید و گزینه Mask Reflectivity  قرار می‌دهید.

می‌بایستی در مرحله بعد مانند مرحله قبل مپ نرمالی که خودمان ساختید را وارد می‌کنید.

به همین ترتیب مپ Displacement  را وارد می‌کنید.نکته جالب‌توجه در این بخش این است که شما می‌توانید میزان Displacement  را به هراندازه که خود می‌دانید تنظیم کنید.

برای اتمام می‌توانید یک Render  از کار خود  واقع‌گرایانه در Lumion داشته باشید.

 

نویسنده : مهندس مریم اقبال

 

منابع:

https://info.e-onsoftware.com/learning_vue/what-are-pbr-materials

https://docs.microsoft.com/en-us/azure/remote-rendering/tutorials/modeling/3dsmax-material-setup

https://corona-renderer.com/features/materials

https://info.e-onsoftware.com/press-releases

https://blog.textures.com

https://lumion.com

https://3dcoat.com/pbr

https://corona-renderer.com/features/materials

https://www.digitalproduction.com/2020/10/24/rendering-mit-dem-arnold-renderer-in-3ds-max

M. Alamia , ”Physically Based Rendering,”2011

jure Ratković,2017, physically based rendering, university of Zagreb


در این بخش از سایت می‌توانید متریال و تکسچر PBR پی بی آر با کیفیت بالا را به‌صورت تکی انتخاب و دانلود کنید
ازجمله تکسچر آجر ، بتن ترک خورده ، شن و خاک ، متریال آسفالت خیس ، سنگ های گرانیت و مرمر اسلب با کیفیت بالا
تکسچر پارچه ، انواع چمن و پوشش‌های گیاهی ، تکسچر چوب و پارکت ، انواع فلز مانند آهن ، طلا و آلومینیوم ، پوست و موی حیوانات تکسچر چرم 

 

ادامه مطلب

مشترک شدن در خبرنامه!