The Reflectance Channel, Part 01: Reflectance Theory

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Instructor Patrick Goski

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Getting familiarized with the basic function of the reflectance channel.

The Reflectance channel in Cinema 4D combines reflection and specular properties to define how light and the environment interact with the material. In this video, you’ll be introduced to the inner workings of the Reflectance channel. You’ll learn about the Reflection Strength & Specular Strength. You learn how Attenuation and Layer Mask control how each Reflectance layer interacts with other layers and with the Color channel. This theoretical introduction lays a groundwork for more specific instruction that follows.

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Transcript

- In this video, you'll learn about the basic properties of the reflectance channel, and how it is calculated by Cinema 4D. A simple material can be broken down into three components: the diffuse, the specular, and the reflection. In Cinema 4D, the diffuse is handled by the color channel, but when dealing with specular highlights and reflections, you're dealing with the reflection of light in a scene. This is done either as a fake, in the case of a specular, or something more physically accurate, as is the case with reflections. Because both of these effects deal with reflection, they're combined into a single channel, the reflectance channel. Inside the reflectance channel, there are many different types of shading models that can be used. These shading models determine the algorithm used to calculate the specular and reflective properties of a material. Each layer within the reflectance channel can represent one of these shading models, which can be stacked together for complex effects. For the sake of simplicity, we're going to start by taking a look at how a single shading model is handled within the reflectance channel. In this case, Beckman will be used. When looking at the various attributes in a single reflection layer, there are a few key attributes that you need to know. Generally, these will also be shared by each of the various shading models. These key attributes are the reflection and specular strengths, the attenuation type, and the layer mask amount. This brings us to the first important set of attributes, which are the sliders for the reflection strength and specular strength. Most of the shading models that can be added to the reflectance channel are actually composed of two separate layers: a reflection layer and a specular layer. The reflection strength and specular strength sliders then control the contribution of each of these layers to the final reflectance for the main layer. The contribution of these two layers is represented as a value between 100% or full contribution, to 0% or no contribution, which is black. The contribution from these two layers is then added together to get the final reflectance for the channel. This is just like using the add blend model in Photoshop or After Effects. Once the reflectance has been calculated the result is then blended with the color channel. The way in which the reflectance is blended with the color channel is determined based on the selected attenuation method. For most of the shading models, there are several different attenuation types to choose from, but the main two that you will need to know are average and additive. When using average attenuation, the reflectance layer is blended over top of the color channel. This is similar to using a normal blend mode in Photoshop or After Effects and adjusting the opacity. This means that as the reflectance layer is mixed with the diffuse, it will override the diffused color. If the reflectance strength is then lowered to zero, all that will be seen is the specular contribution. As the specular strength is lowered to zero, all that will be seen is black rather than the diffused color. Again, this is because the color channel will be overwritten with the exact results of the reflectance for that layer. When using additive attenuation, the reflectance layer is added to the color channel. Again, this is just like the add blend model found in Photoshop or After Effects. This means that as the reflectance layer is mixed with the diffuse, it will be added to the diffuse color, and the underlying color will still be visible. If the reflection strength is lowered to zero, a combination of the specular and diffuse will be seen. As the specular strength is lowered to zero, then the diffuse color is visible again, as adding black to anything will result in no change. The final key attribute for the reflectance layer is the layer mask amount. The layer mask is essentially an alpha mask for the reflectance layer. The layer mask amount is then used to control the opacity of the reflectance, and it is perfect for controlling the brightness of the reflectance when using any of the attenuation methods. The next important element of the reflectance channel is the ability to stack individual reflectance layers together. When working with multiple reflectance layers, all of the previous information still applies to each individual layer, including how that individual layer is blended with the color channel. But now, the way in which each reflectance layer in the channel is blended together must be considered. This is controlled by a drop down, which can be found next to each reflectance layer in the layers tab of the reflectance channel, and allows for either normal blending or additive blending of each reflectance layer. In this example, two layers, which are both using average attenuation will be blended together using the normal mode. The top reflectance layer has no roughness, and the underlying layer has significant roughness. When using normal mode to blend the reflectance layers together, the top-most layer will overwrite the underlying layers based on the layer mask amount. As the layer mask amount of the top layer is reduced, the rough reflectance layer below becomes available. As the layer mask for the bottom layer is reduced, the diffuse will become visible. To have both layers and the diffuse visible at the same time, both layers need to be transparent to a certain amount. When setting the blend mode for the top layer to add, the result of the top layer is added on top of the layer below. It should be noted that this significantly increases the brightness of the final reflection, as values can now exceed 100% brightness. If the lower layer is set to add, the result will not change and the color channel is still not visible. Since the lower layer is still using average attenuation, the layer mask amount needs to be changed to allow some of the color channel to show through. In another example, the attenuation of the top layer is set to additive, and the layer below is set to average. In this case, the color channel will be blended with the top layer, but the reflectance layer below the top layer is still completely overwritten. Again, this is because the attenuation controls blending between an individual reflectance layer and the color channel, but not between multiple reflectance layers. To get blending between the two reflectance layers, the layer mask amount for the top layer still has to be lowered, allowing for a mix between the top reflectance layer and the bottom. The other option in this case is to set the blend mode for the top reflectance layer to add. With this basic knowledge of how the attenuation, reflection, and specular strengths, layer mask and blend modes work together, you are ready to start building your own complex reflections.
이번 튜토리알에서, 여러분은 리플렉턴스 채널의 기본 속성들과 Cinema 4D에서 리플렉턴스 채널이 어떻게 계산되는지에 대하여 배우게 될 것입니다. 간단한 재질은 세 개의 요소로 나뉘어집니다: 디퓨즈, 스펙큘러 그리고 리플렉션 이 세가지로 나뉘어집니다. Cinema 4D에서 디퓨즈는 컬러 채널에 의하여 처리됩니다. 그러나 스펙큘러 하이라이트와 리플렉션을 처리할 때에는 씬 내에 있는 라이트의 리플렉션을 다루어야 합니다. 이는 스펙큘러의 경우에서처럼 가짜로 처리하거나, 리플렉션의 경우처럼 물리적으로 정확하게 계산합니다. 이 두 개의 효과가 리플렉션을 처리하기 때문에 이 둘이 하나의 채널 즉 리플렉턴스 채널로 결합되었습니다. 리플렉턴스 채널 내에는 우리가 사용할 수 있는 여러가지 유형의 셰이딩 모델들이 있습니다. 이 셰이딩 모델들이 재질의 스펙큘러와 리플렉션 속성들을 계산하는데 사용되는 알고리즘을 결정합니다. 리플렉턴스 채널 내의 각 레이어는 이들 셰이딩 모델들 중의 하나를 의미하며 이 레이어들이 서로 쌓여 복잡한 효과를 나타냅니다. 간단하게 설명하기 위하여, 하나의 셰이딩 모델이 리플렉턴스 채널 내에서 어떻게 다루어지는지를 먼저 살펴보도록 하겠습니다. 이를 위해 베크만(Beckman)을 사용토록 하겠습니다. 하나의 리플렉션 레이어 안에 있는 여러 속성들을 보면 여러분이 반드시 알아야 할 몇개의 중요한 속성들이 있습니다. 보통 이 속성들은 여러 셰이딩 모델들에 의하여 공유됩니다. 이들 주요 속성으로는 반사 강도 및 스펙큘러 강도, 감쇠 유형 그리고 레이어 마스크 총량 등이 있습니다. 먼저 가장 중요한 속성 세트인 반사 강도와 스펙큘러 강도의 슬라이더를 보겠습니다. 리플렉턴스 채널에 더해질 수 있는 대부분의 셰이딩 모델들은 실제로는 두개의 분리된 레이어들 즉, 리플렉션 레이어와 스펙큘러 레이어로 구성되어있습니다. 그리고 반사 강도와 스펙큘러 강도의 슬라이더가 이들 각각의 레이어들이 메인 레이어의 최종 리플렉턴스에 대한 각 레이어들의 기여도를 제어합니다. 이들 두 레이어들에 의한 기여도는 100%(완전 기여)와 0%(전혀 기여하지않는) 검정인 상태 사이의 값으로 표현됩니다. 즉, 이들 두 레이어들로부터의 기여분들이 서로 더해져서 채널의 최종 리플렉턴스가 얻어집니다. 이는 포토샵 또는 애프터 이펙트에서 add 블렌드 모드를 사용하는 것과 같습니다. 이렇게 리플렉턴스가 계산되고난 후, 그 결과가 컬러 채널과 블렌드됩니다. 이때 리플렉턴스가 컬러 채널과 블렌드되는 방법을 결정하는 것은 선택된 감쇠 방법에 의하여 결정됩니다. 대부분의 셰이딩 모델들의 경우, 선택 가능한 여러 감쇠 유형들이 있는 데, 여러분이 알아두어야 할 중요한 두가지는 바로 average와 additive 두가지 입니다. average 감쇠를 사용하면, 리플렉턴스 레이어는 컬러 채널 위에 블렌드됩니다. 이는 포토샾이나 애프터 이펙트에서의 normal 블렌드 모드를 사용하여 불투명도를 조정하는 것과 유사합니다. 이는 곧 리플렉턴스 레이어가 디퓨즈와 믹스되면서 리플렉턴스가 디퓨즈 컬러를 무시하게 됩니다. 따라서, 만일 리플렉턴스 강도가 0으로 낮아지면, 보이는 모든 것은 바로 스펙큘러 기여분입니다. 그러므로 스펙큘러 강도도 0으로 낮아지면 그때 보이게 되는 것은 디퓨즈 컬러가 아니라 검정이 되게 됩니다. 다시 말해, 컬러 채널이 그 레이어의 리플렉턴스의 결과에 의하여 덮어 씌어지기 때문에 이렇게 됩니다. additive 감쇠를 사용하면, 리플렉턴스 레이어가 컬러 채널에 더해집니다. 즉, 포토샾이나 애프터 이펙트에서의 add 블렌드 모드와 유사합니다. 이는 리플렉턴스 레이어가 디퓨즈와 믹스되면서, 디퓨즈 컬러에 더해지는 것으로서 밑에 있는 컬러도 계속 보여집니다. 따라서, 만일 리플렉턴스 강도가 0이 되면 스펙큘러 기여분과 디퓨즈가 서로 결합된 상태가 보여질 것입니다. 이때 스펙큘러 강도가 0으로 낮아지면 그러면 디퓨즈 컬러만 다시 보이게 될 것입니다. 이는 어떤 컬러에 검정을 더해도 아무런 변화가 일어나지 않기 때문입니다. 리플렉턴스 레이어에서 중요한 마지막 속성은 레이어 마스크 총량입니다. 레이어 마스크는 본질적으로 리플렉턴스 레이어에 대한 알파 마스크입니다. 레이어 마스크 총량은 리플렉턴스의 불투명도를 제어하는 데 사용되며, 어떠한 감쇠 방법들을 사용하더라도 완벽하게 리플렉턴스의 밝기를 조정할 수 있습니다. 리플렉턴스 채널에서 그 다음으로 중요한 요소는 개별 리플렉턴스 레이어들을 서로 쌓아 놓을 수 있는 능력입니다. 여러 리플렉턴스 레이어들로 작업할 때, 모든 이전의 정보들은 계속 각각의 개별 레이어에 적용되는 데, 여기에는 그 개별 레이어가 어떻게 컬러 채널과 블렌드 되는지도 포함됩니다. 그러나 이러한 각각의 리플렉턴스 레이어가 서로 어떤 방법으로 블렌드될 것인지에 대하여 고려해 보아야 합니다. 이는 리플렉턴스 채널의 레이어들 탭 내의 각 리플렉턴스 레이어 옆에 있는 드롭다운 메뉴에 의하여 결정되는 데, 각 리플렉턴스 레이어가 normal 블렌드될 것인지 또는 additive 블렌드될 것인지를 결정합니다. 여기의 예에서는 모두 average 감쇠를 사용하는 두개의 레이어들이 normal 모드를 사용하여 블렌드됩니다. 위에 있는 리플렉턴스 레이어에는 거친 정도가 없고, 아래에 있는 레이어는 거친 정도가 매우 큽니다. normal 모드를 사용하여 이들 리플렉턴스 레이어들을 블렌드하면, 레이어 마스크 총량에 따라, 맨 위에 있는 레이어가 아래에 있는 레이어들을 덮어쓰게 됩니다. 맨 위에 있는 레이어의 레이어 마스크 총량을 줄이면 거친 정도를 가진 아래의 리플렉턴스 레이어가 보여지기 시작합니다. 또한 밑에 있는 레이어의 레이어 마스크 량을 줄이면 그 밑에 있는 디퓨즈가 보이기 시작할 것입니다. 따라서, 동시에 이 두 개의 레이어와 함께 디퓨즈도 보이도록 하려면, 두 레이어 모두 어느 정도는 투명해야 합니다. 만일 맨 위의 레이어의 블렌드 모드를 add로 설정하면 맨 위의 레이어의 결과가 아래 레이어의 위에 더해집니다. 이때 유의할 것은 최종 리플렉턴스의 밝기가 매우 커져 밝기 값이 100%가 넘게 됩니다. 만일 아래의 레이어가 add로 설정되면 결과는 바뀌지 않을 것이며 컬러 채널은 계속 보이지 않을 것입니다. 하지만 아래의 레이어가 아직 average 감쇠를 사용하고있기 때문에 일부 컬러 채널이 이를 통해서 보일 수 있도록 레이어 마스크 총량은 변경되어야 합니다. 또 다른 예에서, 맨 위의 레이어의 감쇠는 add로 설정되어있고 그 밑의 레이어는 average로 설정되어있습니다. 이 경우, 컬러 채널은 맨 위의 레이어와 블렌드될 것입니다. 그러나 맨 위의 레이어 바로 밑에 있는 리플렉턴스 레이어는 완전히 무시될 것입니다. 다시 말해, 이는 감쇠가 개별 리플렉턴스 레이어와 컬러 채널 사이의 블렌딩을 제어하는 것이지 여러 리플렉턴스 레이어들 사이의 블렌딩을 제어하는 것은 아니기 때문입니다. 두개의 리플렉턴스 레이어 사이의 블렌딩을 얻기 위해서는 맨 위에 있는 레이어의 레이어 마스크 총량을 낮추어 맨 위에 있는 리플렉턴스 레이어와 아래에 있는 리플렉턴스 레이어 사이의 믹스를 허용해 주어야 합니다. 이 경우, 또 다른 옵션으로는 맨 위의 리플렉턴스 레이어의 블렌드 모드를 add로 설정하는 방법입니다. 감쇠, 리플렉션, 스펙큘러 강도, 레이어 마스크 및 블렌드 모드들이 서로 어떻게 동작하는지에 대한 이러한 기본 지식을 기반으로 여러분 스스로의 복잡한 리플렉션을 구축해 보시기 바랍니다.
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