Como usar o Substance para design de interiores de automóveis

Aprenda como as ferramentas do Substance podem ser usadas para design de interiores de automóveis na indústria automotiva por meio de um estudo de caso real

Após o lançamento no Substance Source da coleção dedicada à indústria automotiva, a equipe do Substance trabalhou em conjunto com a fabricante de peças automotivas Faurecia para visualizar um novo conceito em design de interiores de assentos de automóveis. Conheça esse processo, desde a criação dos materiais digitais, até a textura do assento em 3D.

Um projeto para o futuro da mobilidade

Anthony Salvi, Técnico Criativo da Allegorithmic e Damien Bousseau, Artista Técnico Sênior da equipe Substance Source, colaboraram com Marion Buhannic, Color and Trim Designer da Faurecia, no projeto de renderização do assento.

O design de CMF (Color Material Finishes) na indústria automotiva é desafiador, em parte devido às especificações de alto nível dos materiais. A eficiência do custo de produção deve ser considerada ao escolher os materiais, assim como na produção em massa. Portanto, cada material deve obedecer a várias restrições.

O uso de dados 3D fornecidos por designers e engenheiros é fundamental no trabalho diário da CMF, especificamente em relação a pesquisas, propostas, renderizações realistas e definição de materiais.

O projeto de concepção desta poltrona faz parte dos trabalhos da Cockpit of the Future, divisão da Faurecia que trabalha na mobilidade do amanhã, de acordo com as exigências do mercado de carros autônomos. O assento poderia ser usado nos carros autônomos do futuro. É um assento de produção realista feito com tecidos automotivos acessíveis. No entanto, o desenho desta cadeira representou um desafio: foi necessário reconhecer e diferenciar todos os materiais, o que é muito complexo porque todos pertencem à gama dos cinzas e os tecidos são pequenas estruturas trançadas de difícil visualização.

Digitalização de materiais

Normalmente, a digitalização de materiais é feita com um scanner e, em seguida, o Photoshop é usado para criar uma estrutura perfeita. Porém, segundo Marion Buhannic, não é possível criar texturas reais a partir dos dados retirados do scanner. “Eu digitalizei os materiais muitas vezes, mas nunca com a ferramenta certa. Ter as texturas reais dos dados retirados do scanner, e não apenas uma simples imagem, melhora claramente a qualidade do material virtual”.

“Visualizar o assento de forma fotorrealística requer a criação precisa de seus materiais”, diz Damien Bousseau. “Isso significa reproduzir cada superfície do material, desde grãos de plástico e nível de brilho até diferentes tecidos. Neste caso específico, optamos por digitalizar as amostras que Marion selecionou dos fornecedores da Faurecia. Graças a isso conseguimos captar cada detalhe do tecido com grande precisão”, completa.

Segundo Bousseau e Buhannic, a chave para coletar esses dados qualitativos é a preparação da amostra. Isso significa eliminar defeitos do tecido, como rugas e fiapos indesejáveis. Uma vez que a amostra está pronta, ela é colocada no dispositivo de digitalização para gerar os diferentes mapas de base do material digital.

Neste projeto específico, usamos um dispositivo de digitalização Vizoo que gera mapas de cores, normal e opacidade, quando relevante. Assim que o processo estiver pronto, é hora de criar o material digital com o Substance Designer.

“O processamento da digitalização no Substance Designer permite que você crie imagens digitais repetitivas. Existe um template disponível com todos os nodes que são necessários para o processo”, sinaliza Damien Bousseau. “O ponto de entrada para o pós-processamento são os mapas gerados pelo seu dispositivo de digitalização. Isso significa que você está livre para usar qualquer dispositivo de digitalização do mercado, inclusive o que ele mesmo faz”.

Para gerar os materiais digitais, são realizadas as seguintes etapas:

• Use o “Cortar” para manter a aparência original da captura.
• Processamento de todos os mapas em conjunto com o “Smart Auto Tile”. Isso permite que as fibras do tecido sejam alinhadas nas costuras, resultando em um material que pode ser replicado além do tamanho da amostra original, sem costuras visíveis.

1. Correção dos defeitos de fábrica remanescentes do tecido, como poeira e cabelos que passaram despercebidos durante o escaneamento, utilizando o “Clone Patch”. Este node permite que áreas de tecido sejam copiadas e substituídas, o que é particularmente útil quando a amostra original tem um problema inerente, como fios protuberantes.

“Estou muito impressionada com a versão virtual. A parte difícil é revelar como os materiais reagem à luz. Nós digitalizamos pequenos grãos e estruturas de tecido, o que é um desafio, então eu aprecio ser capaz de reconhecer materiais de uma grande distância”, diz Marion Buhannic.

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2. Criação de material modificável para determinar as propriedades visuais do material e, assim, criar renderizações fotorrealistas.

Ao usar Substance, os designers de cor e corte podem levar sua criatividade para o próximo nível e experimentar cores no mundo digital sem se limitar à disponibilidade de amostras. Depois de concluído este processo, os materiais estão prontos para serem aplicados no modelo 3D do assento.

Nível especular + escala (plástico x couro)

“A chave para uma renderização realista está ligada à escala. Isso é particularmente verdadeiro para os materiais digitais que realmente compõem o objeto 3D ”, diz Anthony Salvi, Técnico de Criação da Allegorithmic.

“Com a ajuda de amostras físicas, pudemos dimensionar com precisão os grãos de couro e plástico, bem como os tecidos. Uma boa maneira de dimensionar os materiais em relação uns aos outros era aumentar o zoom em uma área do assento onde os materiais se encontram. Isso nos permitiu combinar as duas escalas de grãos dos materiais. Na verdade, é muito mais fácil comparar do que julgar sem referência ao modelo ”, acrescenta.

Há outro fator que desempenha um papel vital na obtenção de resultados realistas: o valor do nível especular de cada material.

“Com a definição de metálico/rugosidade, quando o metálico passa a 0, entende-se que o material é um dielétrico e o valor da refletância no ângulo de Fresnel zero ou F0, passa a 4% da refletância. Isso funciona para a maioria dos materiais dielétricos comuns, mas alguns dielétricos podem ter um índice de refração diferente, ou IOR,” explica Salvi. “O nível especular pode ser usado para substituir o valor padrão de 4% usado na definição de metal/rugosidade. Aqui temos um couro e podemos usar o nível especular para definir um nível personalizado para o material de couro”, acrescenta.

O Substance facilita este ponto do design de interiores, pois para gerenciar o canal é necessário apenas adicionar um novo “Output” e definir o uso e o identificador para chegar em um nível espetacular. Em seguida, o valor é ajustado usando o “Cor uniforme” no modo “Tons de cinza”.

“Um valor de 60 é um bom começo para um couro e 127 para um plástico ”, diz Salvi.

Iluminação e HDR usando Iray

Matéria e luz estão intrinsecamente ligadas uma à outra, ainda mais quando se trata de encenar um objeto, no caso, o assento da Faurecia.

A composição orienta o ponto de vista da câmera, seja em grande angular, plano próximo ou primeiro plano. O objetivo é enfatizar a dinâmica das linhas do objeto, para revelar seu caráter.

Os ângulos de direção da câmera fortalecem as linhas de tensão natural do objeto. Uma vez que o ponto de vista é estabelecido, a cena é iluminada.

“Desde o Substance Designer 6, foi possível criar um HDRi com um gráfico procedimental. Isso permite que você gere uma imagem com uma proporção de 2: 1 (por exemplo, 2048 x 1024) com precisão de 32 bits. Você pode começar a fazer seus próprios HDRs personalizados usando o modelo integrado do Substance Designer ”, diz Salvi.

A imagem HDR resultante (32 bits) é usada pelo Substance Designer para iluminar a cena 3D. Para isso, o “Output” é utilizado no modo “panorama”.

Basta clicar com o botão direito do mouse no “Output” e selecionar “View in 3D”. Você também pode arrastar e soltar a miniatura na visualização 3D e, em seguida, selecionar “Panorama Latitude/Longitude” para exibir o mapa HDR na visualização 3D.

A vantagem deste mapa HDR é que ele pode ser reutilizado posteriormente em quase todos os programas 3D. Neste caso, o Iray foi usado em combinação com um gráfico do Substance Designer para construir a iluminação.

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O resultado final: uma renderização fotorrealística

A luz desempenha um papel fundamental na construção de uma imagem, pois é um instrumento que permite destacar os detalhes do objeto, dar-lhe profundidade, ampliar as curvas e guiar o olhar.

A cadeira desenhada pela Faurecia é composta por diversos materiais que reagem de forma diferente à luz e confere um forte ritmo visual. O uso do Substance Designer permitiu que a equipe Faurencia conseguisse uma renderização realista levando em consideração as características dos diferentes materiais.

Para começar, uma única fonte de luz foi obtida com o node “Panorama Shape”. Esta primeira fonte, chamada “Key Light”, é a fonte principal.

O Substance Designer permite que você altere a posição, tamanho e rotação diretamente na visualização 2D. Isso é muito conveniente para ajustar rapidamente a luz, enquanto visualiza o resultado na visualização 3D. Graças às configurações “Hotspot” e “Forma”, a equipe de Faurencia foi capaz de criar gradações leves que deram volume ao assento.

Uma vez configurada a fonte de luz principal, uma segunda fonte foi adicionada através de um segundo node “Panorama Shape”, que foi associado ao primeiro com um node “Blend” no modo “Copiar”.

Por último, para as visualizações de todo o assento, um gradiente de luz foi adicionado em toda a superfície do mapa HDR para fornecer uma base de reflexos em todo o objeto e no solo. Deve-se notar que isso nem sempre é necessário para o primeiro plano.

A grande vantagem do Substance Designer é ser capaz de construir rapidamente uma iluminação estabelecida de um ponto de vista. Isso adiciona flexibilidade à criação da imagem, para iterar rapidamente sobre o ambiente de iluminação que melhor atende aos requisitos do projeto.

Embora todos os couros e plásticos sejam pretos, é interessante ver como a luz reage de maneira diferente a cada material. Aqui está o gráfico final feito no Substance Designer:

O Substance é uma ferramenta poderosa tanto para pesquisa quanto para renderização, permitindo que designers de CMF em setores como a indústria automotiva experimentem e sejam capazes de mostrar um objeto final de uma forma realista, sabendo antecipadamente como os materiais desse objeto se parecerão e se comportarão.

Quer saber mais sobre o uso do Substance em design de interiores? Dê uma olhada em como criamos os materiais Interior 1 e Interior 2dedicados a designers de cores e acabamentos, bem como à especialistas em visualização arquitetônica. Para obter mais informações sobre o Substance Source para materiais automotivos, clique aqui.

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