Symulacja SSS bez SSS: Trik z Fake Scattering w Blenderze na niskobudżetowych GPU, wykorzystujący mapy wypukłości i shader Toon
Subsurface Scattering (SSS), czyli rozpraszanie podpowierzchniowe, to efekt, który sprawia, że światło wydaje się przenikać przez obiekt, zwłaszcza materiały takie jak skóra, wosk, marmur czy niektóre tworzywa sztuczne. Nadaje im to miękki, niemalże organiczny wygląd. Niestety, prawdziwa symulacja SSS jest bardzo wymagająca obliczeniowo, co oznacza, że na słabszych kartach graficznych może znacząco spowolnić rendering w Blenderze. Ale co jeśli powiem Ci, że istnieje sposób na osiągnięcie podobnego efektu wizualnego, bez obciążania GPU skomplikowanymi obliczeniami? Właśnie, tak zwany fake scattering – iluzja rozproszenia, którą możemy stworzyć sprytnie łącząc mapy wypukłości (bump maps) i shader Toon.
Zapomnij na chwilę o godzinach renderingu i frustracji związanej z powolnym podglądem w Cycles. Dziś pokażę Ci, jak oszukać oko i stworzyć przekonujący efekt SSS, wykorzystując proste, ale efektywne techniki. To podejście jest idealne dla artystów pracujących na laptopach, starszych komputerach stacjonarnych lub po prostu dla tych, którzy chcą przyspieszyć proces tworzenia, nie rezygnując z jakości wizualnej. Gotowy?
Generowanie i Manipulacja Mapami Wypukłości dla Efektu Rozproszenia
Kluczem do naszego tricku jest odpowiednie wykorzystanie map wypukłości. W tradycyjnym ujęciu, mapa wypukłości służy do dodawania detali powierzchni bez zmiany rzeczywistej geometrii obiektu. My wykorzystamy ją w nieco inny sposób – aby zasugerować, że światło przebija się przez materiał. Zamiast skupiać się na drobnym teksturowaniu, stworzymy mapę, która symuluje delikatne zmiany w powierzchni, które naśladują rozproszenie podpowierzchniowe.
Pierwszy krok to stworzenie lub znalezienie odpowiedniej mapy wypukłości. Możesz użyć programu graficznego, takiego jak GIMP lub Photoshop, albo skorzystać z generatora tekstur proceduralnych, takiego jak Substance Designer. Ważne jest, aby mapa zawierała subtelne, organiczne wzory. Idealnie sprawdzą się gradienty, delikatne plamy i nierówności. Unikaj ostrych krawędzi i wyraźnych linii. Pomyśl o tym, jak wygląda skóra pod mikroskopem – to właśnie ten rodzaj detali chcemy zasugerować.
Alternatywnie, w samym Blenderze możesz wygenerować mapę wypukłości proceduralnie, korzystając z węzłów (nodes). Kombinacja węzłów Noise Texture, Musgrave Texture lub Voronoi Texture, odpowiednio skonfigurowana, może dać bardzo obiecujące rezultaty. Pamiętaj, że kluczem jest delikatność. Użyj węzła Color Ramp, aby skontrolować kontrast i zakres wartości mapy. Im łagodniejsze przejścia między jasnymi i ciemnymi obszarami, tym bardziej przekonujący będzie efekt SSS. Spróbuj na przykład połączyć węzeł Noise Texture z węzłem Bump. W węźle Bump podłącz Noise Texture do pola Height. Zmniejsz wartość Strength do bardzo niskiej wartości, na przykład 0.05 lub nawet mniej. Dzięki temu uzyskasz subtelny efekt nierówności.
Kiedy masz już swoją mapę wypukłości, czas na manipulację nią w Blenderze. Podłącz ją do węzła Bump (jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś) i połącz wyjście Normal węzła Bump z wejściem Normal węzła Principled BSDF (lub innego shadera, którego używasz jako podstawy materiału). To spowoduje, że mapa wypukłości wpłynie na sposób, w jaki światło pada na powierzchnię obiektu. Eksperymentuj z wartością Strength w węźle Bump. Zbyt wysoka wartość da efekt przesadnych nierówności, a zbyt niska może sprawić, że mapa będzie niewidoczna. Pamiętaj, że naszym celem jest subtelne zasugerowanie efektu rozproszenia, a nie stworzenie wyraźnej tekstury nierówności.
Konfiguracja Shader Toon i Połączenie z Mapą Wypukłości
Shader Toon, znany również jako cel-shading, to technika renderingu, która imituje wygląd komiksów i kreskówek. Charakteryzuje się wyraźnymi, jednolitymi kolorami i brakiem płynnych przejść tonalnych. Możemy wykorzystać shader Toon, aby podkreślić efekt fake scattering i nadać obiektowi bardziej stylizowany, ale jednocześnie przekonujący wygląd.
W Blenderze shader Toon można łatwo stworzyć, korzystając z węzłów (nodes) w edytorze materiałów. Zamiast węzła Principled BSDF, użyj węzła Diffuse BSDF. Następnie, dodaj węzeł Shader to RGB i podłącz do niego Diffuse BSDF. Na koniec, dodaj węzeł Color Ramp i podłącz go do węzła Shader to RGB. W węźle Color Ramp możesz zdefiniować kolory i poziomy, które będą tworzyć efekt Toon. Zazwyczaj używa się dwóch lub trzech kolorów – jasnego i ciemnego, aby stworzyć wyraźny podział między światłem i cieniem. Eksperymentuj z położeniem suwaków kolorów w węźle Color Ramp, aby dostosować wygląd shadera Toon do swoich preferencji.
Teraz, najważniejsze – połączenie shadera Toon z mapą wypukłości. Podobnie jak w przypadku standardowego shadera, wyjście Normal węzła Bump, który zawiera informacje o mapie wypukłości, podłączamy do wejścia Normal węzła Diffuse BSDF. To spowoduje, że mapa wypukłości wpłynie na sposób, w jaki shader Toon reaguje na światło. Dzięki temu, obszary, które są wypukłe na mapie wypukłości, będą jaśniejsze, a te, które są wklęsłe, będą ciemniejsze. To właśnie ten subtelny kontrast tworzy iluzję rozproszenia światła.
Aby wzmocnić efekt fake scattering, możesz dodać do materiału subtelny kolor podpowierzchniowy. Użyj węzła Mix Shader, aby zmieszać shader Toon z drugim shaderem Diffuse BSDF, który ma lekko czerwonawy lub pomarańczowy kolor. Ustaw wartość Fac węzła Mix Shader na bardzo niską wartość, na przykład 0.05 lub 0.1. Dzięki temu dodasz odrobinę ciepła do krawędzi obiektu, co jeszcze bardziej zasugeruje efekt rozproszenia podpowierzchniowego. Pamiętaj, że kluczem jest subtelność. Nie przesadzaj z kolorem podpowierzchniowym, bo efekt będzie wyglądał nienaturalnie.
Dostrajanie i Optymalizacja dla Niskobudżetowych GPU
Ostatni etap to dostrojenie materiału i zoptymalizowanie go pod kątem wydajności na słabych kartach graficznych. Przede wszystkim, upewnij się, że rozdzielczość mapy wypukłości nie jest zbyt wysoka. Im wyższa rozdzielczość, tym więcej zasobów GPU będzie potrzebne do jej przetworzenia. Zazwyczaj wystarczy mapa o rozdzielczości 512×512 lub 1024×1024 pikseli. Jeśli to możliwe, użyj skompresowanego formatu obrazu, takiego jak JPEG lub PNG, aby zmniejszyć rozmiar pliku i przyspieszyć ładowanie tekstury.
Kolejna ważna kwestia to oświetlenie. Efekt fake scattering najlepiej sprawdza się w scenach z miękkim, rozproszonym światłem. Unikaj ostrych cieni i mocnych reflektorów. Zamiast tego, użyj dużych, miękkich źródeł światła, takich jak Ambient Occlusion lub Environment Lighting. Możesz również dodać subtelny efekt Bloom, aby jeszcze bardziej zmiękczyć oświetlenie i podkreślić efekt rozproszenia. Pamiętaj, że Bloom również może obciążać GPU, więc używaj go z umiarem.
Eksperymentuj z różnymi ustawieniami shadera Toon. Zmiana kolorów, poziomów i ostrości przejść tonalnych może znacząco wpłynąć na wygląd efektu fake scattering. Możesz również spróbować dodać subtelny efekt Fresnel, który sprawi, że krawędzie obiektu będą jaśniejsze niż środkowa część. Aby to zrobić, dodaj węzeł Fresnel i podłącz jego wyjście do węzła Color Ramp. W węźle Color Ramp zdefiniuj gradient kolorów, który będzie symulował efekt Fresnela. Następnie, użyj węzła Mix Shader, aby zmieszać shader Toon z węzłem Emission, który zawiera informacje o efekcie Fresnela. Ustaw wartość Fac węzła Mix Shader na bardzo niską wartość, na przykład 0.05 lub 0.1.
Pamiętaj, że fake scattering to tylko iluzja. Nie oczekuj, że uzyskasz identyczny efekt, jak w przypadku prawdziwej symulacji SSS. Jednak, dzięki odpowiedniej konfiguracji mapy wypukłości i shadera Toon, możesz stworzyć przekonujący efekt rozproszenia, który nie obciąży Twojej karty graficznej. To idealne rozwiązanie dla artystów, którzy chcą tworzyć piękne wizualizacje, nie rezygnując z wydajności.
Na koniec, nie bój się eksperymentować! Spróbuj łączyć różne węzły, tekstury i ustawienia, aby stworzyć unikalny efekt fake scattering, który będzie pasował do Twojego stylu artystycznego. Pamiętaj, że najważniejsze to dobra zabawa i kreatywność! Powodzenia!
