Jsem dřevo a nestydím se za to (02) … - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

24. července 2008, 00.00 | Dřevěný povrch je povrch mnoha pravidel a podmínek, jejichž simulace vyžaduje alespoň minimální znalosti o struktuře dřeva a také projekcích, které máme při použití vzorků dřevěných povrchů používat. Jistý základ máme již z minulého dílu, dnes se zaměříme na různé typy povrchů a také na to, které „kresby“ dřeva lze na různých typech povrchů nalézt. A tím začneme. Nezapomeneme však ani na shadery, kterými lze simulovat základní kresbu dřeva.

Dřevěné prvky v interiéru

V této části bych rád zdůraznil některé typy povrchů, které jsou v rámci CG poměrně často simulované a které mají jistá pravidla, jejichž znalosti by se nám opravdu mohli hodit.

Podlaha

Dřevěné podlahy mohou být zastoupené několika základními typy.

Plovoucí podlaha

Dlouhé prvky, dýhy, většinou poměrně kvalitní z první a nebo maximálně druhé kategorie (kategorií řeziva je celkem pět a některé mají i podkategorie – například kategorie 3 a 3b). Obecně čím více běle, tím teoreticky nižší cena (i když já osobně preferuji právě tyto velmi barevné plochy, protože jsou méně homogenní a tím pádem přirozenější).

Kresba dřeva je díky způsobu krájení dýhy většinou tangenciální (pokud ale je materiál více nerovný, mohou se vytvářet "kroucené" vzory a najdeme zde i radiální kresbu), tedy vytváří se zde fládr (pyramidální kaskády), který občas obsahuje i běl a další prvky (výjimečně jádro a jádrové buňky dřevního parenchymu). Obecně jsou všechny prvky – tedy jednotlivé desky podlahy, rovnoběžné.

Všimně si kolmých "zrcátek", stop měkkých buněk dřevního parenchmyu vodorovného vedení od lýka k jádru (dub). Tyto stopy jsou znakem více méně radiálního řezu - v tomto případě výjimka potvrzuje pravdilo.

Abychom si přesně rozuměli, je důležitý pojem o správné velikosti vzorku, protože vzhledem k poměrně malé šíři (a zase platí, podlaha je většinou tím dražší, čím jsou prvky v ní větší – protože pak musely být dýhy na tyto prvky vyrobené krájené z kvalitnějšího řeziva) se kresba projeví jen v dílčí části (nikoliv celá pyramida, ale jen její strana a podobně).

Klasická dynamická tangenciální kresba (a také dost zkroucená) výrazných listnáčů, v tomto případě ořechu.

Pokud chceme vytvořit luxusnější podlahu, je vhodné použít „tvrdší dřevo“, z našich průmyslově využívaných dřevin bychom mohli jmenovat zejména listnáče dub (quercus) a jasan (fraxinus), pro barvitější podlahy lze zmínit ořech (juglans), který je ale často nahrazován ořechem americkým – černým (juglans nigra), krásný je jilm (ulmus), ale ten je již poměrně vzácný, použít lze akát (robinia) s mírně nazelenalou barvou, který má poměrně dobrou tvrdost, ale hůře se zpracovává a není příliš běžný ve vhodných rozměrech (mimochodem, akát je velmi agresivní introdukovaná americká dřevina výrazně měnící strukturu porostů díky domu, že toxikuje půdu v okolí svých stanovišť, co se rozměrů týká, je hodně často „křivý“).

Poměrně stále použitelné by teoreticky mohly být i další naše dřeviny jako javor, třešeň, a podobně, ale osobně bych se jim už spíše vyhnul (na dýhy nábytku fajn, ale na podlahu kde je vyžadovaná vysoká tvrdost?). Samozřejmostí jsou i dřeviny tropické (preferuji zdejší, i s ohledem na to, že relativně málo těžby v tropických oblastech se řídí trvale udržitelným hospodářstvím)…

Již jsme hovořili o kresbě i částečně o velikosti. Obecně je velikost velmi proměnlivá (viz výše, čím větší plochy, tím dražší podlaha), na jedné desce podlahy bývá seskládání více základních „pruhů“ dýh. Obecně tak tři do šíře 24-30 cm.

Výřez ze vzorku již v CINEMĚ 4D generované, vytvořené textury podlahy, textura je skutečně s velkým rozlišením (1033x2583) a navazuje v obou směrech

A ukázka téže textury aplikované na demonstrativní scéně

Paluba

Paluba je do značné míry podobná jako plovoucí podlaha, s několika rozdíly. Většinou je konstruována spíše z průmyslovějších dřevin, protože jinak by byla velmi drahá. Musíme si uvědomit, že plovoucí podlaha je vlastně různě silná dýha (až několik mm) na podkladovém materiálu podstatně nižší kvality, paluba je na rozdíl od plovoucí podlahy plocha vytvořená masivním materiálem. Z toho důvodu by se majitel asi nedoplatil, pokud by ji dělal z jilmu.

Takže je tvořena dřevinami jako je smrk (picea), borovice (pinus), modřín (larix) a podobně, případně z dřevin tropických. Tyto dřeviny (naše jehličnany) mají obecně méně výraznou kresbu letokruhů, než listnáče typu dubu či jilmu (zejména kruhovitě pórovité dub, jasan, jilm a akát). Jediné co se může více projevit je případné jádro (borovice například) a také vady – suky. Kresba je jinak podobná s jednou výjimkou – tyto plochy mívají většinou více „rovnoběžnou“ kresbu, díky tomu, že se jedná většinou o delší rovnější řezivo s menší sbíhavostí kmene, než v případě listnáčů. Ty bývají často různě křivé, točivé, mají trochu větší sbíhavost a tak je jejich kresba více „dramatická“.

Podlahové vlysy

Tento typ dřevěného povrchu bývá mylně považována za parkety (i když jsem si všiml při přípravě tohoto článku, že se termín „parketa“ skutečně používá celoplošně mylně) – jedná se o klasický stromeček, či jednoduchou podélnou vazbu vazbu na pero a drážku. Jsou to kratší prvky, masivní a z tvrdého dřeva, kresba samotného dřeva je již popsána výše…

Parkety

Pravé parkety můžeme většino vídat ve formě čtverců z různě složených prvků. Jsou opravdu dost drahé, ale i dnes se dělají a často jsou opravdu luxusní… Ale obecně, čtverce a drahé dřeviny, žádný smrk…

Okna

Okna, řekněme eurookna (tedy okna z lepeného europrofilu) jsou většinou lepená z několika kusů a na nekonečný vlys (na malé ostré zoubky). Dřeviny mohou být různé, nejčastěji smrk. Z pohledu 3D ale je podstatné, že jsou vyráběné z poměrně homogenního materiálu, samozřejmě bez zjevných vad. Na co si dejte pozor a co je častou chybou je, že dřevěná okna nejsou zásadně konstruovaná na pokos jako okna plastová (PVC), která mají kovový (hliníkový) rám a plastový rám je jen svařován. Tedy pokud chcete simulovat dřevěná okna – nikdy nekonstruujte spoje na pokos! Tok kresby dřeva je zde velmi důležitý!

Mé modely oken s odpovídajícími přirozenými detaily spojů

A vypůjčený detail svaru okna plastového (tuším AQ-okna.cz)

Interiérové dveře

Všimněme si, že pokud jsou „dřevěné“, jedná se pohříchu o dýhu na povrchu desek kryjících tzv. voštinovou desku, kdy tato voština je sevřena do frézovaného rámu. Jak se pak dveře v ploše projeví? Dýha nikdy není tak široká, aby mohla pokrýt celé dveře. Jak se tedy dýha krájí vznikají postupně jednotlivé listy, které se skládají na sebe. Pokud se pak dýhují právě například dveře (ale obecně všechny deskové prvky, jako jsou stoly a podobně), rozkládají se jednotlivé pláty dýhy tak, aby na sebe „zrcadlově“ navazovaly. Vzniká tak efekt, kdy se jednotlivé „pyramidální kaskády“ zrcadlově opakují, ale díky řezu jsou vždy „ trochu posunuté“ jedním směrem buďto nahoru, nebo dolu. Výčet dřevin je v tomto případě takřka neomezeně široký, rozhodně bych ale doporučoval zajímavější dřeviny než smrk.

Popisovaný princip z větší míry použitý u upečené textury z připravených shaderů. Tento příklad není tak úplně přesný, protože vzorky nejsou "převrácené), ale jen kopírované a posunuté. Navíc jsem přiznal běl, která je v takových plochách spíše výjimkou. V případě shaderu však nebyla změna v toku tak výrazná, abychom si toto drobné ulehčení nemohli dovolit...

Obložky na rozdíl od oken většinou tvoří poněkud jiný detail, než bychom mohli předpokládat. Je to dáno tím, že jsou konstruovány průmyslově a navíc nemají vlastně žádnou nosnou funkci, jen krycí, nejsou v podstatě vůbec nějak výjimečně namáhány. Všimněme si, že v tomto případě jejich rohy na pokos jsou! a to ve všech třech částech. Obložky můžete klidně konstruovat ve třech částech. Vnější obložka (mezi zdí a rámem dveří), obložka v tloušťce zdiva (okolo nosného rámu dveří) a druhá vnější obložka na druhé straně… Dýha zde většinou koresponduje s materiálem, který mají dveře.

Shadery CINEMY 4D vhodné pro simulaci dřeva

Jsme teoreticky připraveni, můžeme se podívat na to, co nám CINEMA 4D nabízí pro práci se dřevem a také pro možné simulace dřevěného povrchu. Mluvíme tedy samozřejmě o shaderech!

Shader Dřevo

Tento v zásadě velmi primitivní a také velmi starý shader je ve spojení s dalšími shadery a možnostmi CINEMY 4D překvapivě silný, ostatně pomocí něj jsem vytvořil všechny ty ukázky, kterými Vás provázím. Při tom je překvapivě jednoduchý.

Je to klasický kanálový shader, který můžeme vložit do kteréhokoliv kanálu, ale nejčastěji jej zřejmě použijeme v kanálu Barva a případně Hrbolatost. Tento shader je striktně volumetrický, to je jeho základní výhodou a vlastně není ničím jiným, než přechodem, který se cyklicky opakuje v zadané frekvenci.

Zkuste si tento shader načíst do kanálu Barva a aplikujte materiál na objekt kvádříků – hranolku a nebo prkna. Všimněme si, že i když máme nastavenou ve výchozím stavu UV projekci, tak je na objektu také krychlová mřížka znázorňující velikost celé projekce a její polohu. Pro další smysluplnou práci bych navrhoval změnit projekci na nějakou, která má smysluplně definovatelnou polohu, velikost a rotaci. Například kubickou. Nezapomínejme, že v případě volumetrické projekce není ani tak podstatný typ projekce, ale poloha os projekce a velikost této projekce.

Pokud máte jako já objekt spíše vertikální a osa dřeva by měla být vertikální, můžeme projekci natočit tak, aby její osa Z byla nahoru. Shader Dřevo je totiž promítán ve směru osy Z – tedy hloubky. Můžeme si zkusit trochu upravit velikost projekce a můžeme ji trochu posunout mimo střed objektu. A voila, základní dřevěný povrch je na světě. A co více, je to povrch nezávislý na UV, můžeme klidně objekt „tvarovat“ podle libosti, vyřezávat sošku a tok dřeva bude správný. Vím, není to dokonalé, ale shader je to přesto velmi šikovný a mohu jen zopakovat, že pokud jej použijete s nějakými dalšími shadery, výsledky dá velmi, velmi pěkné...

Jaké jsou možnosti nastavení tohoto shaderu? Jak jsme již naznačili, poměrně jednoduché.

V prvé řadě zde najdeme možnost zadání barvy přechodu, tedy vlastně jednoho letokruhu. Jakkoliv se to nezdá, doporučuji využívat poměrně blízké barvy, příliš velké rozdíly nepůsobí až tak věrohodně. Zejména na toto pravidlo pamatujte tehdy, pokud budete využívat další efekt, který může barevnost dynamicky ovlivnit (například pokud je Lumas generující odlesk v krytí v shaderu Vrstvy v režimech Měkké světlo či Překrýt, to poměrně zásadně zvýší kontrast vzorků letokruhů).

Jsou zde tři hodnoty frekvence (X, Y a Z). Čím vyšší frekvence, tím více vzorků. Tedy čím vyšší hodnoty X a Y tím více letokruhů. Z definuje podélnou „vibrace“, můžeme tak vytvořit typické „chvění“, které například v tangenciálním řezu na javoru...

Mimo to zde najdeme parametr Turbulence, kterým upravujeme celkové množství disturbancí povrchu (jak radiálních XY, tak podélných Z).

Shader Přechod

Dalším skutečně užitečným pomocníkem – základním generátorem dřeva může být shader přechod. Tento přechod totiž, mimo to že se běžně používají jeho 2D formy, umí být i volumetrickým efektem. Můžeme jej tak velmi vhodně využívat pro simulaci dřeně, jádrového dřeva a nakonec i běle. Tedy pro simulaci všech základních barevných ploch dřeva.

Jak na to? Nejlépe tak ,že využijeme typ 3D-Válcový a nastavíme jej tak, aby přechod probíhal ve směru Z. Jde o to, že přechod probíhá ve směru spojnice dvou bodů v prostoru a ty jsou definované dvěmi řádky polí X, Y a Z. Pokud nastavíme Start na 0, 0, -100 a konec na 0, 0, 100, tak vytvoříme dva body ve směru osy Z a tyt dva body budou použité jako referenční body promítnutí směru přechodu. Díky tomu budeme mít přechod orientovaný stejně, jako jsou orientované shadery Dřevo (a tak už každého napadne, že můžeme oba shadery například pomocí Vrstev kombinovat, že). Je tu ale ještě jedna podmínka. Abychom měli shader skutečně orientovaný stejně jako například shader Dřevo, je nutné použít stejný princip projekce. Shader Dřevo vždy analyzuje „polohu“ projekčních os materiálu, tato volba se nazývá „Textura“ podle vlastnosti Textura, která tyto informace zpracovává. Musíme tedy volbu Prostor přepnout na parametr Textura, což skutečně zajistí, že náš přechod bude promítán ze stejné polohy, ze které je promítán případný shader Dřevo.

Již jsme si tak trochu naťukli nastavení shaderu, ale přeci jen ještě nevíme vše, co bychom mohli potenciálně potřebovat.

V prvé řadě barva. Vlevo je střed válce, vpravo jeho okraj. Respektive jeho maximální poloměr, který se definuje parametrem poloměr níže. Můžeme tak tedy řídit celkovou velikost jádra. Barva po dosažení poloměru dále pokračuje v nezměněné hodnotě.

A co dále? Samozřejmě můžeme nastavit Turbulenci, čím nižší hodnota, tím menší míra disturbancí. Velikost vzorku Turbulence definuje parametr Měřítko, parametr Oktávy definuje množství vnitřních oktáv (opět zde platí to, co všude v C4D – tedy čím nižší hodnota oktáv, tím „chudší“ vzorek je, ale rychleji se počítá).

Frekvence je hodnota čisto čistě animační a tak ji doporučuji nechat v tomto případě na 0.

A co se stane, pokud oba popsané shadery zkombinujeme?

A pokud bychom šli ještě mnohem dál, mohli byhcom získat něco podobného jako toto:

Závěrem tohoto dílu

Můj dvorní kritik Láďa Mikluš se trochu ošíval při části pojednávající o dřevěných površích. Jenže, ono se skutečně v těchto oblastech poměrně často dělají chyby. Prostě si autor sem tam nevšimne a je to velmi často škoda, protože tím poměrně zbytečně snižují svou práci. Snažil jsem se tedy možná trochu podrobně popsat jednotlivé typy dřevin, jejich užití a další vlastnosti, které mohou vizualizaci posunout o kousek dál, za minimální námahy... pokud to někoho unavovalo, omlouvám se, nebylo úmyslem ubíjet nudou...

Příště budeme pokračovat zejména možnostmi, které nám dávající šumy a kompoziční shadery Fůze a Vrstvy. Podíváme se tak obecně na to, jak bychom mohli využívat shadery Lumas pro vytvoření skutečně věrně chovajícího se povrchu.