Руководство: объёмный туман и облака с Volume Scatter в Blender

Что вы узнаете из этого руководства?

Объёмный шейдинг позволяет свету взаимодействовать не только с поверхностями объектов, но и с частицами внутри среды — например, тумана или дыма. Поэтому его используют для создания в сцене эффектов тумана, облаков и дыма. В этом руководстве вы узнаете, как использовать узел Volume Scatter в Blender в качестве шейдера объёма, и разберётесь в назначении настроек Density, Color и Anisotropy. Также рассмотрим, в каких случаях можно использовать Volume Absorption и Principled Volume, а также ограничения, связанные с движками рендеринга.

Вместо готовых значений для конкретной сцены здесь объясняется назначение узлов. Поскольку на результат влияют форма объёма, положение источников света и выбранный движок рендеринга, настройки нужно подбирать с учётом сцены.

Требования

Вам понадобятся сцена в Blender и настройка материала на основе узлов, в которой можно использовать шейдеры объёма. Упоминаемые страницы Blender Manual относятся к документации «latest»; конкретный номер версии в источниках не указан. Поэтому проверьте, доступны ли те же узлы и параметры в используемой вами версии Blender. В источниках не указано, что для доступа нужна учётная запись.

В качестве начального узла для тумана можно использовать Volume Scatter. Если нужно, чтобы дым не только рассеивал свет, но и частично поглощал его, можно также использовать Volume Absorption. Для более сложного материала объёма можно рассмотреть Principled Volume: этот узел объединяет рассеяние, поглощение и эмиссию.

Настройка Volume Scatter: пошаговое руководство

1. Определите область, которую займёт объём. Сначала решите, должен ли эффект распространяться по всей сцене или только по её части. Для ограниченной области тумана можно использовать объект, задающий объём. Применение шейдера объёма к World заполняет всё пространство, поэтому результат будет отличаться от локальной области тумана.

2. Проверьте границы меша. Если меш задаёт границу объёма, образуемая поверхностями оболочка должна быть замкнутой. Blender Manual рекомендует использовать manifold-меш объёма, то есть без открытых отверстий и Т-образных соединений, в которых к одному ребру примыкают три или более граней. Важно также направление нормалей: направленные наружу поверхности помогают движку рендеринга различать внутреннюю и внешнюю стороны объёма. Если эти условия не соблюдены, границы объёма могут интерпретироваться некорректно.

3. Подключите шейдер объёма к выходному узлу. Подключите выход Volume узла Volume Scatter ко входу Volume узла Material Output или World Output — в зависимости от того, где вы его используете. Подключение выхода Volume ко входу Surface не направит шейдер объёма в нужный канал. Если меш задаёт только границу объёма, Blender Manual указывает, что поверхностный шейдер можно удалить и использовать шейдер объёма. Для материалов, которые включают и поверхность, и внутреннюю часть, например стекла, можно использовать поверхностный шейдер вместе с Volume Absorption.

4. Используйте Density как основной регулятор объёма. Density влияет на вероятность взаимодействия света с частицами в объёме. Чем выше значение, тем больше вероятность рассеяния или поглощения света, и тем меньше света может проходить напрямую. В поле плотности, задающем дым, значения выше нуля обозначают области с дымом, а нулевые — пустые области. Поэтому, если эффект выглядит слишком плотным, проверьте не только числовое значение, но и распределение плотности внутри объёма.

5. Рассматривайте параметры Color и Anisotropy по отдельности. Параметр Color в Volume Scatter задаёт коэффициенты рассеяния, связанные с цветовыми каналами. Anisotropy управляет направленностью рассеянного света: при нулевом значении свет рассеивается равномерно во всех направлениях, отрицательные значения усиливают рассеяние назад, а положительные — вперёд. Например, согласно руководству, для дыма может подойти равномерное рассеяние, а для облаков характерно рассеяние вперёд. Это общие описания поведения, а не готовые настройки, гарантирующие одинаковый результат в любой сцене.

6. При необходимости выберите фазовую функцию рассеяния. Для Volume Scatter в документации перечислены фазовые функции Henyey–Greenstein, Fournier–Forand, Draine, Rayleigh и Mie. В Blender Manual варианты Fournier–Forand, Draine, Rayleigh и Mie отмечены как доступные только в Cycles. Rayleigh связан с рассеянием на частицах, размер которых меньше длины волны, а Mie — с более крупными частицами, например в облаках и тумане. Fournier–Forand описан применительно к подводной среде, а Draine — к межзвёздной пыли. Перед выбором фазовой функции проверьте её поддержку в движке рендеринга.

7. Рассмотрите поглощение и более универсальный узел объёма. Volume Scatter рассеивает свет в разных направлениях, а Volume Absorption ослабляет часть света по мере его прохождения через объём. Blender Manual указывает, что эти два компонента можно использовать вместе; поглощение также может пригодиться для создания вида чёрного дыма или цветного стекла. Если нужно управлять рассеянием, поглощением и эмиссией через один узел, альтернативой может стать Principled Volume.

Распространённые ошибки и важные моменты

Если объём не виден, сначала проверьте подключение узлов и границы меша. Убедитесь, что выход Volume узла Volume Scatter подключён ко входу Volume узла Material или World Output. Открытые участки меша или непоследовательное направление поверхностей могут повлиять на то, как интерпретируются внутренняя и внешняя стороны границы. Это более надёжная отправная точка, чем попытка исправить проблему только увеличением плотности.

Ещё одна распространённая ошибка — воспринимать Density только как «количество тумана». Плотность также влияет на взаимодействие света с объёмом, поэтому её нужно учитывать вместе с распределением объёма и условиями освещения. Чтобы понять, в каких областях возникает эффект, отдельно проверьте поле плотности и границы объёма.

Есть и важное ограничение, касающееся объёма World: согласно Blender Manual, при использовании шейдера объёма для World поверхностный шейдер мира и источники света типа Sun не оказывают влияния. Поэтому объём World особенно полезен в ночных и других тёмных сценах. Для моделирования рассеяния солнечного света в атмосфере или создания тумана, ограниченного определённой областью, может лучше подойти объект объёма, окружающий сцену. Его размер определяет область, в которой свет будет взаимодействовать с объёмом.

Учитывайте и ограничения движков рендеринга. В Blender Manual указано, что для Cycles по умолчанию задано нулевое число отскоков объёма, поэтому используется однократное рассеяние. EEVEE не поддерживает многократное рассеяние в объёмах. Если для вида облаков или дыма нужно несколько отскоков рассеяния, учитывайте одновременно ожидаемое качество и время рендеринга.

Следующие шаги: сравните результаты для своей сцены

После первоначальной настройки меняйте Density, Color и Anisotropy по очереди в одной и той же сцене, наблюдая за влиянием каждого параметра. Если менять несколько настроек одновременно, будет сложнее понять, какое изменение повлияло на результат. В следующем тесте попробуйте тот же объём при разных схемах освещения и сравните ограниченный объект объёма с использованием объёма World.

Если нужен более сложный материал для дыма, огня или облаков, изучите Principled Volume. Согласно Blender Manual, для таких объёмов, как дым и огонь, можно использовать такие свойства, как плотность, цвет и температура; пользовательские шейдеры могут получать эти данные через узел Attribute. Если для эффекта требуется многократное рассеяние, оценивайте поддержку движка рендеринга и ожидаемое время рендеринга вместе с визуальным результатом.

Источники и лицензия

Это руководство адаптировано на турецкий язык по материалам Blender Manual «Volume Scatter» и «Volumes». Оба источника опубликованы по лицензии CC BY-SA 4.0.