Mòdul TD4 · Lliçó 2 de 6
Materials PBR: com respon una superfície a la llum
Conservació de l'energia, metalls i dielèctrics, Fresnel, i els mapes del flux metall/rugositat aplicats als materials d'un interior.
- 30 min
- 3 fonts
- 8 targetes
- Actualitzada el 26 d'octubre de 2026
Un material de render no és una foto enganxada a una cara del model. És una descripció de com respon una superfície a la llum: quin color té, com de llisa és, si és metall o no, i quin relleu fi té. Si aquesta descripció és coherent amb la física, el material funciona amb qualsevol llum; si no ho és, el sofà sembla de plàstic i el marbre, de cartró.
Què vol dir «basat en la física»
El renderitzat basat en la física (Physically Based Rendering, PBR) fa servir models d'ombreig que reprodueixen la física de com la llum interacciona amb les superfícies; qui crea el material només n'ha de descriure les propietats amb textures, i el sistema s'encarrega que la resposta a la llum sigui creïble 1. Els principis són comuns, però cada programa els presenta amb els seus noms i amb els seus paràmetres. Hi ha dos fluxos de treball: metall/rugositat i especular/brillantor 2.
Tres principis que et serveixen per entendre qualsevol editor de materials:
- Conservació de l'energia. Una superfície no pot retornar més llum de la que rep. El sistema d'ombreig ho aplica automàticament 1: no l'has de controlar tu, però explica per què un material molt brillant no pot ser alhora molt clar de color difús.
- Reflexió especular i difusa. La llum especular rebota a la superfície; la rugositat en canvia la direcció, però no la intensitat total. La difusa entra al material, s'hi dispersa i en surt a prop d'on havia entrat 1.
- Microsuperfície. Les irregularitats microscòpiques d'una superfície es modelen com una multitud de petits plans orientats en direccions diferents: com més rugosa, més gran i més tènue és la brillantor 1. Segons el programa, aquesta propietat s'anomena rugositat (roughness), o el seu contrari, brillantor (glossiness) o llisor (smoothness) 1.
Metalls i dielèctrics
El PBR divideix els materials en dos grans grups 1:
| Metalls (conductors) | Dielèctrics (aïllants) | |
|---|---|---|
| Reflexió | Molt alta: entre el 70 % i el 100 % de la llum, si estan polits 1 | Baixa: els habituals, entre el 2 % i el 5 % mirats de cara 1 |
| Color | Ve de la reflexió; no tenen color difús 1 | Tenen color difús (albedo) 1 |
| En un interior | Llautó, acer inoxidable, crom, coure, alumini nus | Fusta, pedra, ceràmica, vidre, tèxtil, pintura, laminat, plàstic |
Un matís que t'estalviarà errors: un metall pintat, rovellat o brut es tracta com a dielèctric 1. Una cadira d'acer lacat en negre no és «metàl·lica» a l'editor de materials: és una pintura sobre metall.
L'efecte Fresnel
La reflectància d'una superfície depèn de l'angle des del qual la mires: quan la mirada és molt rasant, les superfícies llises arriben gairebé a reflectir-ho tot 1. És el que veus en un terra de parquet envernissat al fons d'un passadís, o en un taulell de cuina mirat de biaix. El sistema PBR ho calcula sol 1; el que fa la teva part és donar al material una rugositat coherent.
Per als dielèctrics, el flux de treball metall/rugositat fixa de sèrie una reflectància frontal del 4 % 1. A Enscape, el paràmetre Specular controla quanta llum reflecteixen les superfícies no metàl·liques en angles pronunciats, i la documentació recomana deixar-lo al voltant del 50 % per a resultats realistes 3.
Els mapes del flux metall/rugositat
És el flux més estès: és més fàcil de preparar i ocupa menys memòria de textures que l'alternativa especular/brillantor 2. Cada mapa és una imatge, i és important saber què ha de contenir i en quin espai de color va 2:
| Mapa | Què conté | Pautes de la guia |
|---|---|---|
| Color base (base color, albedo) | El color difús dels dielèctrics i la reflectància dels metalls 2 | Sense llum ni ombres. Els dielèctrics foscos, no per sota d'uns 30–50 en sRGB; els clars, no per sobre de 240 2 |
| Metàl·lic (metallic) | Màscara: blanc, metall; negre, no metall 2 | Gairebé sempre binari; els grisos, només per a transicions com la brutícia sobre metall 2 |
| Rugositat (roughness) | Negre, llis; blanc, rugós 2 | El mapa més creatiu: explica l'estat i la història de la superfície 2 |
| Normal | La direcció de la superfície en X, Y i Z, en color 2 | Simula detall fi; es pot obtenir d'un mapa d'alçada 2 |
| Oclusió ambiental (AO) | Quanta llum ambiental arriba a cada punt 2 | Només ha d'afectar la llum difusa, i va en un canal propi, no barrejat amb el color 2 |
| Alçada (height) | Relleu, per a paral·laxi o desplaçament 2 | Per al relleu gran; el detall fi, al mapa normal 2 |
Els mapes de color van en espai sRGB, i els de metàl·lic i de rugositat, en espai lineal 2. Si el teu motor et deixa triar l'espai de color d'una textura, aquesta és la regla.
L'error més freqüent amb fotos de materials (pauta): fer servir com a color base una foto amb llum i ombres incorporades. El motor hi afegirà la seva llum, i l'ombra de la foto quedarà enganxada al material, repetida a cada mosaic.
Com es tradueix a un editor de materials
Els noms canvien de programa a programa, però els conceptes són els mateixos. Com a exemple, l'editor de materials d'Enscape for SketchUp 3:
- Albedo: el color base, amb color pla o textura; si hi ha textura, Tint la pot tenyir 3.
- Roughness: la rugositat microscòpica. Les superfícies llises reflecteixen l'entorn amb nitidesa i les rugoses difonen la llum; es pot fer servir una textura com a mapa de rugositat 3.
- Metallic: si la superfície es comporta com a no metàl·lica, amb reflexos de l'entorn més suaus, o com a metàl·lica, amb reflexos com de mirall 3.
- Height: relleu per bump, mapa normal o desplaçament, sense afegir geometria 3.
- Transparency: opacitat, color del vidre, índex de refracció i opció de vidre glaçat; en el vidre glaçat, la rugositat en controla el difuminat 3.
- Self-illuminated: el material emet llum, amb una luminància d'1 a 100.000 cd/m² i un color 3. Serveix per a pantalles, tires de llum amagades o un difusor.
Enscape també té tipus de material (Generic, Carpet, Clearcoat, Foliage, Glass, Grass, Self-illuminated i Water), que afegeixen comportaments específics o amaguen els paràmetres que no calen 3.
Materials d'interior: pautes de partida
Aquesta taula no és normativa: és un punt de partida per ajustar a ull, comprovant-ho sempre amb el material real o la mostra del M08.
| Material | Metàl·lic | Rugositat | Atenció a… |
|---|---|---|---|
| Pintura plàstica mat | No | Alta | Que el color base no sigui blanc pur: cap pintura real ho és. |
| Parquet envernissat | No | Baixa o mitjana | Mapa de rugositat amb variació; la veta al color base. |
| Marbre polit | No | Molt baixa | Escala de la veta i juntes entre peces. |
| Llautó raspallat | Sí | Mitjana | Sentit del raspallat en el mapa de rugositat. |
| Tèxtil de tapisseria | No | Molt alta | Mapa normal per al teixit; escala de la trama respecte de la peça. |
| Acer lacat | No (és pintura) | Segons l'acabat | No el marquis com a metall 1. |
Cas pràctic
Un client et diu que el terra de roure del render «sembla de plàstic». Revises el material i trobes una rugositat uniforme molt baixa i cap mapa normal: tota la superfície reflecteix igual, com un laminat brillant. Hi afegeixes un mapa de rugositat amb variació (més rugós a les zones de pas, més llis on el vernís és nou) i un mapa normal suau per a la veta. Sense canviar el color, el terra deixa de semblar de plàstic perquè la brillantor ja no és perfecta.
Per a la teva pràctica: agafa els cinc materials principals que vas definir per a l'habitatge al M08 i fes-ne una fitxa per a cadascun: color base, metàl·lic sí o no, rugositat, si cal mapa normal i d'on surten les textures. Aquesta fitxa és la que necessites per a l'exercici 1 del taller.
Targetes d'aquesta lliçó (8)
- PBR
- Physically Based Rendering: models de material basats en la física de la interacció entre la llum i les superfícies, perquè els materials responguin a la llum de manera creïble.
- Conservació de l'energia
- Principi del PBR: una superfície no pot retornar més llum de la que rep. El sistema d'ombreig l'aplica sol.
- Dielèctric
- Material no metàl·lic (aïllant): fusta, pedra, plàstic, tèxtil, pintura. Reflecteix poca llum de manera especular i té un color difús propi.
- Efecte Fresnel
- La reflectància d'una superfície depèn de l'angle de visió: mirada de biaix, fins i tot un material poc brillant reflecteix molt.
- Albedo
- Color base d'un material, sense cap informació de llum ni d'ombra. En un flux metall/rugositat es desa en el mapa de color base.
- Mapa de rugositat
- Imatge en escala de grisos que diu com de rugosa és cada zona d'una superfície: el negre és llis i el blanc, rugós.
- Mapa metàl·lic
- Màscara en escala de grisos que diu al motor si una zona és metall (blanc) o no (negre). Gairebé sempre és binària.
- Mapa normal
- Imatge en color que codifica la direcció de la superfície en els eixos X, Y i Z per simular relleu fi sense afegir geometria.