Introducción a la creación de materiales con Corona Renderer en Archicad.

-En un motor de render lo que intentamos conseguir es un comportamiento de la luz lo más real posible y será necesario que nuestros materiales interaccionen con la luz de una forma correcta. Para esto será necesario crear materiales de una forma físicamente correcta. A estos materiales físicamente correctos se les denomina en visualización arquitectónica como materiales PBR.

-Si conseguimos entender cómo se comportan los materiales ante una fuente de luz, ya sea una bombilla, el sol o una imagen de alto rango dinámico o HDRI,….  podremos elaborar cualquier material en cualquier motor de render.

-Empezaremos entendiendo por qué vemos un objeto con un determinado color.

 

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El color de los objetos.

 

-Cuando miramos un determinado objeto, como en este caso la manzana, y vemos que su color es el rojo es porque estamos viendo luz reflejada, luz reflejada de color rojo. Si iluminamos la manzana con una fuente de luz blanca que comprende todos los colores, gran parte de la luz que recibe será absorbida por la manzana, salvo la luz roja que será reflejada y que determina su color.

Tipos de reflexiones

-Luego el primer concepto a tener en cuenta será qué tipo de reflexión tendrá el material que queremos crear.

 

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La reflexión difusa se produce en el interior del material y se representa con un color o textura

 

-La reflexión difusa o Diffuse en Corona  es la reflexión que se produce en el interior del material. La luz entra en el material con una dirección y por las características del mismo va rebotando en el interior y sale en múltiples direcciones dando lugar al color del material. Es lo que ocurre en un hormigón, cerámica o madera o con el color rojo de la manzana. En el motor de render la simulamos con un color o textura.

 

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Diffuse

 

-La reflexión especular o Reflection en Corona se produce en la superficie, no penetra en el material. Podrá ser una reflexión perfecta cuando el material está perfectamente pulido como en un espejo o un metal pulido tipo cromo.Si el material refleja el 100% de la luz será imposible ver la reflexión difusa ( color o textura); es lo que ocurre con un espejo o un metal cromo.

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La reflexión especular se produce en una superficie pulida

 

-Sin embargo si la superficie del material es imperfecta veremos una especie de borrosidad o imperfección. A esta cualidad se le llama Glossiness en Corona. El glossiness lo podemos ver en cualquier material, un plástico, un vidrio ( vidrio esmerilado) o un metal ( acero cepillado).

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Glossiness o reflexión en una superficie irregular

 

-En Corona lo podemos ajustar en los parámetros de la imagen de abajo.

 

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Parámetros de reflection y glossiness en Corona

 

-Otro fenómeno sumamente importante que tiene que ver con las reflexiones especulares es el efecto Fresnel que se controla mediante el parámetro Fresnel IOR.

 

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Fresnel – IOR

 

-El efecto Fresnel explica porqué  vemos una determinada cantidad de luz reflejada en función de nuestra posición con relación al plano del material donde se refleja; veámoslo en un esquema:

 

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Luz reflejada en función del angulo de incidencia

 

-El físico Jean Fresnel comprobó que cuando el observador se coloca en un ángulo cercano a los  90º con relación a la normal del plano del material , la luz reflejada era cercana al 100% de la luz incidente ( vector morado) con una transmisión escasa en el interior del material. Con ángulos cercanos a cero grados con relación a la normal, la luz reflejada es mucho menor y se transmite más en el interior del material (vector rojo).

 

Tipos de materiales

-Entendiendo este efecto en física y por extensión en un motor de render se distinguen dos tipos de materiales: dieléctricos y conductores. Los conductores son los metales y dieléctricos el resto de materiales.

-Las principales diferencias entre Dieléctricos y Conductores son:

Dieléctricos:

  • La reflexión difusa o Diffuse en Corona determinará la apariencia del material (color o textura) . El color que se refleje y no sea absorbida determinará el color de nuestro material ( color rojo de nuestra manzana)
  • La reflexión especular ( en la superficie)  o Reflection en Corona tendrá las mismas características (color) que la luz que incida en nuestro material.Si un rayo de luz blanca incide en nuestra manzana roja la luz reflejada también será blanca.

Conductores (metales):

  • La reflexión difusa no existe. Se absorbe toda la luz que se transmite.
  • La reflexión especular adquiere el color de la superficie del metal ( amarilla en el metal oro) aunque la luz incidente sea blanca.El color del material lo determina la reflexión especular, no la difusa.

-La Refracción es otro parámetro sumamente importante en la creación de materiales no opacos ( vidrio, agua,etc..) La refracción es un cambio en la dirección de la luz al pasar de un medio a otro debido a la distinta velocidad de propagación que tiene ésta en los diferentes materiales.

Refracción

 

-El  IOR o Indice de refracción es un cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el material para el que se calcula. Mas allá de su definición física  es un valor con el que se trabaja a menudo en Corona .

-Aunque pueda parecer confuso, lo primero, entender que el  IOR es el mismo tanto para la reflexión (Fresnel IOR) como para la refracción (IOR) . 

-Los valores IOR  son diferentes para cada material. No hay mas que poner en el buscador de Google “tablas IOR” y aparece numerosa información. Sin embargo no será necesario conocer todos los IOR de todos los materiales. Normalmente se trabaja con un IOR entre 1,3 y 1,6 para los materiales dieléctricos y para los materiales conductores se tendría que anular o poner a 0 ( ya que prácticamente no existe para los metales el efecto Fresnel ) ,aunque veremos en el capítulo de creación de metales algún truco para simplificar su creación.

-Si nosotros introducimos en Corona en la casilla de Fresnel IOR ,para un material dieléctrico, un IOR de 1,45 por ejemplo , le estamos diciendo al  motor de render que nos calcule una curva entre la reflectividad base que es la reflectividad en un ángulo de 0º y la reflectividad máxima en un ángulo de 90º ( lo habíamos visto en la definición del efecto Fresnel)

 

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Ejemplo de IOR

 

-La curva que calcularía el motor de render para un IOR de 1,45 partiría de una reflectividad del 3% para angulos del 0º hasta llegar a una reflectividad del 100% para ángulos de 90º

 

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Curva IOR que calcula el motor de render

 

-Como decía anteriormente no es necesario conocer todos los IOR de los diferentes materiales y partiremos de un IOR de 1,4-1,5 para prácticamente todos materiales dieléctricos.Lo veremos en la creación de los diferentes materiales comunes en la construcción.

-Otro parámetro necesario para la creación de un material físicamente correcto es la rugosidad u Bump mapping

 

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Bump mapping

 

-Cualquier material , a no ser que sea un espejo , un vidrio o un metal cromo, presenta en su superficie cierta rugosidad. Esta rugosidad se aporta a partir de un mapa o textura bitmap en escala de grises. También se puede aplicar a partir de un mapa procedural al que llamamos Noise o ruido ( lo veremos en próximos capítulos) . No confundir con el efecto Glossiness de las reflexiones.

-Hemos conocido  las propiedades básicas con las que podremos crear los materiales más comunes y básicos en el mundo de la arquitectura como puede ser una madera, hormigón, metales,etc…. En próximas lecciones crearemos dichos materiales , así como materiales más avanzados, donde trabajaremos con características  como la anisotropía ( Anisotropy), opacidad (Opacity), translucencia (Translucency), etc…..

 

Análisis previo a la creación de los materiales

-Antes de introducir valores y texturas en el Editor de Superficies de Archicad haremos un análisis previo de las características del material a crear, basado en la observación del material en el mundo real o fotografía y nos haremos las siguientes  preguntas:

Color : ¿Tendrá un color o una textura bitmap el material ?
Reflexión : ¿El material tiene una reflexión alta, media o baja ?
Tipo de reflexión: ¿ Nuestro material es dieléctrico o conductor ?. Para los conductores o metales no hay efecto Fresnel en la reflexión y existirá dicho efecto para el resto de materiales dieléctricos.
Calidad de la reflexión: ¿ Tiene rugosidad o es completamente brillante? . Si el material tiene rugosidad tendrá glossiness y si es brillante no lo tendrá.
Refracción: ¿ Nuestro material tiene refracción o no la tiene ? ¿ Es alta , media , o baja ?
Calidad de la refracción: ¿ Tienerugosidad o es completamente brillante? .Si el material tiene rugosidad tendrá glossiness y si es brillante no lo tendrá. ¿Tiene color la refracción?
Rugosidad en la superficie: es un material liso o tiene una superficie rugosa o Bump mapping.

-A partir de las correctas respuestas a estas preguntas conseguiremos crear cualquier material del mundo real. En el Curso online de renderizado profesional con Corona Renderer y Archicad para arquitectura se crearán los materiales más usuales con los que se trabaja en el mundo de la arquitectura.

-Desgraciadamente y después de haber hecho pruebas en la versión actual de Corona para Archicad solo se pueden crear materiales muy básicos; esperaremos a la implantación total del motor de render dentro de Archicad para crear materiales complejos y por supuesto más reales.

 

 

Interpretación Vivienda de Gordon Bunshaft

Render. Javier Marín Arquitecto

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