Un tutorial SSS par Rich Helvey
Traduction A. Flamand

Je suis certain que, depuis sa sortie, vous avez entendu parler du nouveau plug-in de Worley, G2. Je parie que la plupart d'entre vous possède sa propre copie et que vous avez déjà joué un peu avec lui. Extra, non ? J'en ai fait le beta-test pendant un moment, et je continue à découvrir des fonctions ou de nouvelles manières de l'utiliser. Essayer de parler de toutes les fonctions de G2 serait un cauchemar. Heureusement, on ne m'a demandé de parler que du Subsurface Scattering, aussi appelé SSS.

Le SSS décrit le fait que, pour de nombreuses matières, la lumière ne rebondit pas à leur surface mais pénètre plus ou moins à l'intérieur. Elle y est absorbée, continue son chemin à travers la matière, ou rebondit plusieurs fois de façon chaotique avant de ressortir. Le SSS est une fonction qui commence à devenir très populaire, car il permet de réaliser des effets qui étaient impossibles auparavant.

Imaginez une statue de marbre, éclairée depuis le côté et l'arrière. Vous pouvez observer que la version calculée sans SSS ( image 1 ) est moins réaliste que la version avec ( image 2 ). Les parties telles que le nez ou le col, plus fines, permettent à une quantité de lumière plus grande de s'échapper, ce que ne font pas les cheveux de Beethoven, par exemple. De ce fait, les zones opposées à l'endroit où pénètre la lumière sont beaucoup plus éclairées. Notez comme les détails deviennent apparents dans la région de l'arête du nez ( image 3 ). Cet effet n'est pas produit par la radiosité, mais bel et bien par G2, qui permet de simuler l'entrée de la lumière dans le buste et sa diffusion, avec pour effet l'illumination du modèle depuis l'intérieur.

Les matières telles que la cire, le marbre, le jade, le lait, le plastique et la peau partagent ce comportement interne par rapport à la lumière, et reproduire ce phénomène devient essentiel pour les artistes 3D. Dans certains cas, vous pouvez l'imiter, ou employer des effets simples, natifs dans Lightwave, tels que l'effet translucide. Mais il est possible que vous ayez un jour à utiliser des réglages plus puissants tels que l'atténuation de la lumière en fonction de la profondeur, l'atténuation réaliste, ou d'autres effets subtils requérant les algorithmes complexes que propose G2.

Comme le SSS est totalement dépendant de la géométrie de l'objet auquel il est appliqué, il est inutile de vous donner une liste de nombres destinés à obtenir la surface parfaite. Au lieu de cela, nous allons aborder quelques exemples et je vous expliquerai comment ont été choisis les réglages de scattering de G2 dans ce contexte.

Nous allons commencer par une bougie. Vous devriez d'abord essayer de vous procurer une vraie bougie et de l'allumer dans une pièce sombre. Vous pourrez ainsi étudier comment la lumière interagit avec la cire de la bougie. Suivant l'épaisseur de la cire, la partie supérieure devrait luire, même aux endroits où la lumière de la flamme ne peut l'atteindre directement. Gardez cette image en tête, et revenons à Lightwave. Tout d'abord, modelez une bougie. Cette étape devrait être facile, même si ajouter des détails augmentera le réalisme de l'image. Vous pouvez en outre débuter avec une lumière de type point lumineux, bien qu'une lumière Area ou Linear donnera de meilleurs résultats. J'ai utilisé des lumières orangées, et je leur ai donné une atténuation dans la mesure où une bougie n'éclaire pas entièrement la pièce où elle est déposée. La flamme est une simple photographie.( image 4 )

Préparer une surface avant d'utiliser G2 est important, car nous voulons nous servir le plus possible de la fonction de prévisualisation, limiter l'utilisation des rendus F9 ET prendre des valeurs intéressantes pour le scattering. Pour cette raison, je règle toutes les valeurs dont j'ai besoin dans le panneau de texture LW à 100 %, c'est à dire la diffusion, la brillance, et même la réflexion ou les reflets. En effet, je peux toujours utiliser les boosts de G2 pour diminuer ces valeurs tout en profitant de la mise à jour instantanée de G2. ( Par exemple, une brillance de 52 % dans LW combiné à un boost de 16 % dans G2 n'est pas très commode à utiliser. Si possible, il est préférable de ne modifier les valeurs QUE dans le panneau G2. ) Ajoutons ensuite une fenêtre de prévisualisation et appliquons le shader G2 à la bougie.

Comme la simulation du scattering demande de nombreux calculs, G2 les ignore lorsque Transparency Absorption ou Translucent Lighting sont à 0 %. Cela signifie donc que G2 ne prend pas en compte ces deux facteurs quand vous effectuez un rendu F9 : c'est pour cela qu'il vaut mieux activer d'abord la composante Translucide, même si nous ne savons pas encore quelles valeurs nous utiliserons pour le scattering (image 5). Souvenez-vous, nous voulons effectuer le moins de rendus F9 possible, car ils sont trèèèèès lents. La prévisualisation en temps réel de G2 est bien plus efficace. Cependant, nous avons besoin de faire au moins le premier rendu F9 pour que G2 capture les informations à exploiter. Faites-le maintenant. (image 6)

Ce n'est pas un mauvais départ. Suivant la bougie que vous avez modelé, il est possible que vous ayez à utiliser des réglages différents des miens. Je vais cependant vous expliquer les termes auxquels vous aurez à faire. Dans ce cas précis, les réglages les plus importants sont Translucent Lighting, Subsurface Scattering et Falloff Distance. Falloff Distance indique à G2 la profondeur à laquelle la lumière peut pénétrer dans une matière avant d'être totalement absorbée. Utilisez une valeur de 0 pour pour que la cire ne soit pas trop translucide. Notez que, dans la mesure où la lumière possède une atténuation, des valeurs plus élevées ne produiront pas de changement. Le Subsurface Scattering indique à quel point la lumière se diffuse quand elle entre dans une matière. A 0 %, la lumière passe à travers la matière en restant cohérente, concentrée. A 100 %, elle se disperse dans tout le volume de la matière, et l'effet qui en résulte est un aspect translucide plus uniforme. Enfin, de manière évidente, le facteur Translucent Lighting contrôle l'intensité de l'effet.

Les facteurs Nonlinear Scattering et Surface Refraction déterminent à quel point la lumière est dispersée pendant son voyage à travers la matière. Cela vous permettra d'ajuster l'aspect translucide au niveau de angles de l'objet, et modifier la diffusion pour obtenir l'effet désiré. Cette version de l'image est bien meilleure (image 8), et ressemble plus à la bougie qui se trouve en ce moment sur mon bureau. L'élément le plus difficile à obtenir a été le reflet sur la grosse bougie. L'effet translucide est bien présent et le reflet interne est clairement produit par la flamme de la bougie.

Avant d'entrer dans les détails des autres contrôles, nous allons prendre une autre situation. Pourquoi pas une petite figurine en crystal afin de pouvoir aborder les réglages du facteur Transparency Absorption ? J'utiliserai le modèle d'un petit éléphant que j'ai modelé précédemment. Les animaux constituent des modèles de choix pour cet exercice car ils possèdent des formes organiques complexes ainsi que des régions d'épaisseur variable (image 9)

Ici encore, je mets 100 dans toutes les composantes du panneau de surface de LW, en incluant la transparence. D'autre part, comme je vais utiliser l'astuce sur les Polygones Arrières présente dans G2, j'ai besoin d'activer l'option double-side de l'éditeur de texture de LW, puis dans G2 je clique sur les options correspondantes de la page Transparence. Je règle ensuite le facteur Transparency Absorption à 100% dans la page Scattering (image 10). Ceci devrait produire un effet de verre fumé, où les parties les plus épaisses de l'éléphant ne sont pas aussi transparentes que les parties les plus fines.

Le contrôle Falloff Distance est ici encore très important. Des valeurs faibles permettent d'obtenir un verre semblable à celui que l'on trouve sur les lunettes de soleil (image10). Le facteur Complementary Color fonctionne en relation avec le facteur Falloff distance, et permet de déterminer quelles sont les longueurs d'onde de lumière absorbées par la matière. A 0 %, seule la lumière ayant la même couleur que la surface peut la traverser, cela a pour conséquence de teinter la totalité du volume avec cette couleur. A100 %, toutes les couleurs traversent le volume. Trouver la bonne valeur vous aide si, par exemple, la couleur bleue doit être la teinte principale de l'éléphant excepté là où les parties les plus fines laissent passer toutes les couleurs, c'est à dire apparaissent blanches ou transparentes (image 11).

Ce qui devient vraiment impressionnant, c'est lorsque vous combinez à la fois les facteurs Transparency Absorption et Translucent Lighting pour créer des matières complexes comme le jade. Le réglage Transparency Absorption assombrit en général les surfaces. Voici les réglages utilisés et leur résultat (image 12) (image 13). Souvenez-vous simplement, à propos de l'effet translucide, que vous ne le remarquerez pas à moins que l'objet ne soit éclairé de l'arrière. Heureusement, G2 est très efficace pour voir à quoi ressemble votre scène quelque soit la manière dont elle est éclairée. Déplacez simplement vos lumières et regardez le résultat dans la fenêtre de prévisualisation.

Souvenez-vous en outre d'utiliser les fonctions SSS de G2 avec légèreté. Ils ont été créés pour produire des variations subtiles. Vous pouvez d'ailleurs utiliser G2 pour n'afficher que les effets du scattering, sans être gêné par les autres effets (image 14). Dans ce cas, je voulais faire en sorte que la lumière ne pénètre que dans les couches supérieures du modèle avant d'être totalement absorbée et dispersée par les minéraux qui composent la pierre. Mais je peux obtenir bien d'autres matières en modifiant simplement les valeurs de Falloff Distance et Subsurface Scattering (image15).

Voilà, j'espère que tout ceci vous a permis de mieux comprendre la puissance et l'intérêt du panneau Scattering de G2. C'est d'ailleurs l'un des outils avec lequel je joue le plus souvent. Je pourrais continuer à vous donner exemple sur exemple, mais je préfère m'arrêter là et vous laisser découvrir et explorer par vous-même !

Rich Helvey est un utilisateur professionnel de Lightwave 3D depuis 1996. Il a travaillé sur des films sur les OVNIS, des effets artistiques, ainsi que pour Entertainment Tonight. Rich est en ce moment animateur principal pour NBC Access Hollywood, à Burbank California, et fut l'un des membres les plus actifs du bêta-test de G2.

Ce tutorial a été à l'origine imprimé en japonais dans le numéro de janvier 2003 de Computer Graphics World, et a été traduit par Alexis Flamand.