Шейдер ткани обманывает ожидания: она кажется простым материалом, а выглядит сложно из-за того, что свет ведёт себя в ней не как на гладкой поверхности. Волокна торчат во все стороны, часть света проходит насквозь, а на сгибах появляется характерная подсветка, которой нет ни у металла, ни у пластика.
Посмотрим, что физически отличает ткань, как это собирается в материале, чем отличаются хлопок, шёлк и бархат, и почему складки важнее самого материала.
Что отличает ткань физически
Три эффекта, из которых складывается узнаваемость.
Подсветка на просвет. Тонкая ткань пропускает часть света. На краю складки, когда источник за ней, появляется характерное свечение.
Отражение под скользящим углом. У ткани оно резко усиливается на краях формы. Именно это создаёт светящийся контур на бархате и атласе.
Рассеивание на волокнах. Поверхность не гладкая: это множество нитей, каждая со своим направлением. Отсюда мягкий, растянутый блик вместо точечного.
Материал, собранный без этих трёх составляющих, читается как крашеный пластик, какую бы текстуру на него ни положили.
Основа материала
С чего начинается любая ткань.
Базовый слой это сильно рассеивающая поверхность с высокой шероховатостью. Ткань почти никогда не бывает глянцевой.
Поверх добавляется слой с эффектом скользящего отражения, который и даёт подсветку краёв. В большинстве пакетов для этого есть готовый компонент, отвечающий за тканевый блик.
Для тонких материалов добавляется пропускание света насквозь с лёгкой окраской.
Цвет проходящего света отличается от цвета отражённого: он темнее и насыщеннее. Эта мелочь заметно повышает достоверность.
Плетение
Уровень детализации, который отличает крупный план от общего.
На расстоянии плетение не видно, и хватает шероховатости. Вблизи видна структура: нити идут в двух направлениях, переплетаясь.
Строится это картой нормалей с рисунком плетения либо процедурно узлом с двумя наборами полос под прямым углом.
Важный момент: у плетения есть направление, и оно должно совпадать с кроем. Ткань, у которой нити идут под случайным углом к шву, выглядит неправильно, даже если зритель не понимает почему.
Про построение таких узоров есть материал про процедурные материалы в редакторе шейдеров.
Ворс
Отдельная задача для бархата, велюра, замши и шерсти.
Ворс это короткие волоски, стоящие перпендикулярно поверхности. Свет отражается от их боковых сторон, и поэтому ткань резко светлеет там, где смотрит от нас.
Два способа сделать. Материалом: усиленный эффект скользящего отражения плюс лёгкое рассеивание. Работает на общих планах и почти бесплатен.
Геометрией: настоящие волоски системой частиц. Дорого, но на крупном плане ничем не заменить.
Признак настоящего бархата в кадре: он меняет светлоту при поглаживании, потому что ворс ложится в разные стороны. Эта деталь на статичном рендере передаётся пятнами разной светлоты по направлению ворса.
Разные ткани
Настройки, различающие материалы.
Хлопок и лён. Матовые, с видимой структурой волокна, почти без блеска. Складки держат форму, углы заломов острые.
Шёлк и атлас. Сильный вытянутый блик, скользящий по форме. Мягкие текучие складки, никаких острых заломов.
Бархат. Ворс, тёмный в лоб и светлый по краям. Тяжёлые крупные складки.
Шерсть. Объёмная, ворсистая, с неровной поверхностью. Складки крупные и мягкие.
Синтетика. Гладкая, с равномерным умеренным блеском, часто слегка просвечивает.
Обратите внимание: у каждой описан не только материал, но и характер складок. Это не случайно.
Складки важнее материала
Главный тезис, который стоит усвоить.
Идеально настроенный материал на плохо сложенной ткани выглядит фальшиво. Грубый материал на правильных складках убеждает.
Складки говорят о плотности и жёсткости ткани. Тонкий шёлк даёт много мелких волн, плотное сукно даёт несколько крупных изгибов.
Складки говорят о том, что происходит: где ткань натянута, где висит, где её сжали, где она лежала сложенной.
Заломы от долгого хранения, вытянутость на локтях и коленях, провисание под собственным весом. Это то, что читается как настоящая ткань.
Симуляция или моделирование
Выбор способа получить складки.
Симуляция даёт физически верные складки автоматически и незаменима для драпировок, флагов, занавесей. Требует настройки параметров под конкретный тип ткани.
Ручное моделирование даёт полный контроль и нужно там, где важна конкретная форма: одежда в определённой позе, художественно выстроенная драпировка.
Комбинация работает лучше всего: симуляция даёт основу, руками дорабатываются ключевые места.
Частые проблемы симуляции разобраны в материале про ткань, проваливающуюся сквозь объект.
Толщина и край
Деталь, на которой ломаются многие работы.
Ткань в реальности имеет толщину, и на срезе она видна. Плоскость без толщины выдаёт себя на краю: он получается бесконечно тонким и неестественным.
Решается либо добавлением толщины модификатором, либо моделированием подгибов и швов.
Швы и подгибы это вообще самый выгодный элемент: настоящая ткань всегда обработана по краю, и наличие подгиба сразу поднимает достоверность.
То же с пуговицами, строчкой, петлями. Одна прострочка по краю стоит дёшево и работает сильно.
Масштаб: главная скрытая ошибка
Причина, по которой правильно настроенный материал выглядит игрушечным.
Все тканевые эффекты привязаны к реальному размеру. Плетение на рубашке имеет шаг в доли миллиметра, ворс бархата около миллиметра, вязка свитера несколько миллиметров.
Если модель сделана не в реальных единицах, масштаб текстуры подбирается на глаз и почти всегда оказывается крупнее нужного. Результат читается как кукольная одежда.
Проверка простая: поставить рядом объект известного размера и сравнить. Нить плетения не должна быть толще спички.
Та же ошибка происходит с рассеиванием света: радиус задаётся в единицах сцены, и при неверном масштабе тонкая ткань начинает светиться как воск.
Ткань в движении
Что меняется, когда кадр не один.
Статичная складка прощает многое: её можно поправить руками. Движущаяся ткань выдаёт все ошибки настройки сразу.
Главные параметры симуляции, влияющие на характер. Жёсткость на изгиб определяет размер складок. Вес влияет на то, как ткань падает. Трение задаёт, скользит она по поверхности или цепляется. Затухание определяет, сколько она колышется после остановки.
Типичная ошибка: ткань ведёт себя как резина или как бумага. Первое означает завышенную упругость, второе завышенную жёсткость.
Отдельно про столкновения: толщина расчётной оболочки должна соответствовать толщине ткани, иначе появятся либо провалы, либо зазоры.
Износ и жизнь ткани
Что добавляют поверх базового материала.
Потёртость на выступающих местах: локти, колени, края карманов, сгибы.
Катышки на шерсти и синтетике в местах трения.
Выцветание там, где попадал свет, и сохранённый цвет в складках.
Пятна и загрязнения снизу, если это одежда или скатерть.
Нитки, торчащие из шва. Мелочь, читаемая мгновенно.
Свет для ткани
Постановка, которая показывает материал.
Ткань раскрывается при контровом свете: именно тогда работают подсветка на просвет и свечение краёв. Свет в лоб убивает всю специфику.
Мягкий крупный источник сбоку показывает складки лучше жёсткого: он даёт плавные переходы, по которым читается форма.
Для бархата нужен источник, дающий скользящий свет по поверхности. Только тогда видно характерное свечение по краям формы.
Практический приём: если ткань выглядит скучно, поставьте источник за ней. Половина проблем решается этим.
В каком порядке двигаться
Сделать складки: симуляцией, руками или в сочетании. Добавить толщину и подгибы по краям. Собрать базовый материал с высокой шероховатостью. Добавить тканевый блик. Для тонких тканей включить пропускание света. Добавить плетение или ворс по необходимости. Наложить износ. Поставить контровой свет и проверить.
Складки идут первыми не случайно: материал настраивается по тому, как он выглядит на реальной форме, а на плоскости половина эффектов не проявляется.
Чего делать не надо
Глянцевая ткань. Низкая шероховатость сразу даёт пластик.
Отсутствие толщины. Край выдаёт плоскость.
Складки не по типу ткани. Мелкие волны на плотном сукне или крупные изгибы на шёлке.
Свет в лоб. Все характерные эффекты пропадают.
Идеально чистая ткань. Ни складки от хранения, ни потёртости.
Плетение не того масштаба. Нити размером с палец на рубашке.
Частые вопросы
Почему ткань выглядит как пластик?
Обычно из-за низкой шероховатости и отсутствия тканевого блика на краях. Проверять стоит в этом порядке, и чаще всего дело в первом.
Нужна ли симуляция для простой драпировки?
Для висящей ткани она быстрее ручного моделирования и даёт достоверный результат. Для одежды в конкретной позе руками надёжнее.
Как сделать прозрачную ткань вроде тюля?
Через пропускание света с частичной прозрачностью и картой плетения, задающей рисунок дырок. Полная геометрия нитей здесь избыточна.
Чем отличается бархат от обычной ткани в материале?
Усиленным свечением на скользящих углах и тёмным цветом при взгляде в лоб. Это тот же эффект, что у обычной ткани, но доведённый до максимума.
Сколько полигонов нужно ткани?
Для симуляции плотность сетки определяет размер складок: редкая сетка даёт крупные, частая мелкие. Для рендера это главный ограничитель, а не производительность.
Сделайте складки прежде, чем настраивать материал. На плоскости половина тканевых эффектов просто не проявляется.