Astuces de rendu du verre pour des visualisations réalistes

Le verre est un matériau étonnant qui offre à la fois une protection contre les éléments et une connexion visuelle avec la beauté des éléments qui nous entourent ; il apporte de la lumière et même une chaleur bienvenue pendant la saison froide. Le verre, désigné sous le terme « vitrage » en architecture, est aussi agréable esthétiquement à bien des égards, notamment grâce à ses propriétés de réflexion.

Création d'un verre réaliste dans les visualisations architecturales

Le verre a toujours été difficile à représenter correctement dans les visualisations architecturales. Soit les couleurs et les reflets étaient absents, soit le logiciel et les paramètres à maîtriser étaient trop complexes pour le concepteur lambda. Non pas que la maîtrise ou l'apprentissage de cette technique eût été hors de portée, mais compte tenu du temps et du budget nécessaires, cela n'était tout simplement pas rentable pour la plupart des projets.

Heureusement, le logiciel de rendu Enscape change la donne et permet aujourd'hui de créer très facilement un verre avec un rendu réaliste. Ce logiciel de rendu moderne, en temps réel et basé sur les propriétés de la physique, est toujours accessible en un clic, directement depuis votre logiciel Revit, SketchUp, Rhino, Vectorworks ou Archicad. Les réglages utilisateur sont simples et ressemblent davantage aux commandes d'une caméra qu'à celles d'un vaisseau spatial. Et avec quelques simples réglages de « réflexion », nous pouvons afficher des vitrages de haute qualité dans nos visualisations.

Définition du verre dans Revit

Ce billet abordera l'application du vitrage dans un modèle Revit pour obtenir un verre à l'aspect réaliste dans vos visualisations architecturales. Avec l'évolution des matériaux dans Revit, il existe trois principales catégories pour définir un matériau en verre : Generic (Générique), Glazing (Vitrage) et désormais Advanced Materials (Matériaux avancés) dans Revit 2019.

Il est essentiel de comprendre les différences entre ces options et leur aspect dans Enscape pour obtenir les résultats réalistes ou esthétiques que vous recherchez. Les images ci-dessus et ci-dessous mettent en évidence les résultats étonnants que nous pouvons obtenir très facilement grâce à Enscape. De plus, tous les réglages sont intégrés dans le modèle Revit principal : pas besoin d'exporter ou de manipuler quoi que ce soit dans un autre format ou dans une copie du modèle.

Rendu intérieur avec superbes vitrages (crédit : Dan Stine)

Il est également utile de savoir que Enscape propose sa propre définition du matériau vitrage, à savoir PBR classique : rugosité, spéculaire (F0), métallisation, etc. sur laquelle vient se mapper le système de matériaux des programmes de CAO. Cependant, à l'inverse, dans l'éditeur de matériaux propre à Enscape dans SketchUp, Rhino, Revit et ArchiCAD, vous bénéficiez d'un contrôle maximal sur tous les paramètres.

Verre dans SketchUp

Comme nous venons de le mentionner, SketchUp, Rhino, ainsi que Revit et ArchiCAD sont les logiciels qui proposent le plus de possibilités pour le verre dans Enscape, car les matériaux natifs sont plus restrictifs, ne prenant en charge qu'une seule valeur de texture et de transparence. Il existe donc un éditeur de matériaux Enscape personnalisé. Cet éditeur, bien sûr, correspond directement au moteur de rendu. C'est un peu comme Apple qui développe un système d'exploitation pour son propre matériel, éliminant ainsi les « intermédiaires » et nombre d'hypothèses et d'inconnues.

Lorsque vous utilisez un matériau verre dans SketchUp, les options Tint Color (Couleur de teinte) et Roughness (Rugosité) de la réflexion sont essentielles. Voici un exemple dans SketchUp montrant trois vitrages différents et leurs paramètres respectifs.

Paramètres du matériau verre dans SketchUp

1. Tint Color (Couleur de teinte) : application architecturale type ; correspond à la transmission de la lumière visible (VLT)

2. Transparency (Transparence) de la texture : image utilisée pour représenter un motif à la surface du verre

3. Albedo Color (Couleur de l'albédo) : définit la couleur de la lumière réfléchie diffuse, qui n'est visible que si l'opacité est > 1 % (transparence < 99 %) ; un verre dépoli, par exemple.

Plus le matériau est lisse (Rugosité -> 0 %), plus il réfléchira son environnement, tandis qu'une surface plus rugueuse diffusera la lumière entrante.

Pour l'exemple Transparency (Transparence) de la texture, notez que les panneaux de verre de la rambarde sont ornés d'un motif. Ce motif est défini par le paramètre Texture, qui permet de contrôler la transparence à l'aide d'une image en 2D comprenant une représentation. Cela fait référence à la valeur d'opacité : une zone noire (égale à zéro) sur l'image produira une transparence parfaite de la surface, tandis qu'une zone blanche produira une opacité parfaite. Les zones grises produiront une transparence partielle, comme le verre. Si vous chargez une image en couleur, Enscape la convertira automatiquement en noir et blanc, vous n'avez donc pas à vous en soucier. L'image peut être inversée et redimensionnée comme illustré ici.

Le curseur Refractive Index (Indice de réfraction) détermine par quel facteur la lumière est courbée lorsqu'elle traverse une surface transparente. C'est l'effet obtenu en regardant à travers un verre d'eau ou un verre très épais. L'air a un indice de réfraction de 1, c'est-à-dire que les rayons de lumière le traversent en ligne droite. L'eau a un indice de 1,33, tandis que l'indice du vitrage d'une fenêtre est de 1,52. Autre exemple, les diamants ont un indice de 2,42 : ils courbent la lumière assez fortement. Pour les vitrages architecturaux, cette valeur peut être définie sur une valeur très faible ou de 1 (c'est-à-dire sans distorsion) pour un bon rendu.

Méthodes de rendu du verre dans RevitRevit

En utilisant Autodesk Revit, nous pouvons également obtenir des résultats étonnants dans Enscape. Cependant, Revit possède son propre éditeur de matériaux intégré et de nombreux modules d'ombrage de matériaux pour obtenir des résultats similaires, avec de légères différences entre eux. L'image suivante met en évidence les trois options : Generic (Générique), Glazing (Vitrage) et Advanced (Avancé).

Matériau verre par défaut

Dans un modèle fourni par Revit, le matériau Glass (Verre) est défini sur l'option d'ombrage Glazing (Vitrage), pas sur Generic (Générique) ou Advanced (Avancé). Mais l'option Reflectance (Réfléctivité)) est définie sur une valeur assez faible, de sorte que le résultat initial dans Enscape peut sembler décevant. La plage de réflectance est visible dans cette image comparative, avec un réglage de 100 sur la gauche, de 50 au centre et de 0 sur la droite. La valeur par défaut dans Revit est de 15, plus proche de l'exemple de droite qui donne presque l'impression qu'il n'y a pas de verre dans le système de mur-rideau.

Comparaison des valeurs de réfléctivité pour le matériau vitrage dans Revit

Matériau avancé

Les matériaux avancés de Revit, introduits dans Revit 2019, ont des paramètres différents pour le module d'ombrage reposant sur les propriétés physiques. Il convient de souligner que ce matériau « vitrage » est différent du nouveau matériau « verre » avancé. Contrairement au verre, la lumière n'est pas réfractée pour l'efficacité du vitrage (comme nous l'avons vu dans la section précédente concernant SketchUp). Il en résulte dans Enscape une surface toujours visible, quelle que soit la perspective, avec une bonne qualité de réflexion.

ASTUCE : pour l'instant, ce type de matériau n'est PAS recommandé pour obtenir des résultats optimaux dans Enscape. Nous l'abordons néanmoins pour que le lecteur comprenne mieux les différences et limites.

Là encore, le matériau PBR de base Glazing (Vitrage) (ou matériau avancé) est différent du matériau Transparent (ou verre) qui lui, respecte davantage les lois de la physique et qui serait utilisé pour un vase ou un objet en verre solide. Le vitrage est optimisé pour les applications architecturales et ne produit aucune réfraction ou réflexion interne. Ces nouveaux matériaux avancés ont des « versions de base » qui peuvent être utilisées pour créer de nouveaux matériaux à partir de zéro, comme le montre l'image ci-dessous.

Bibliothèque de ressources de base pour les matériaux avancés dans Revit 2019

Il est intéressant de noter que le nouveau matériau avancé a une valeur Visual Transmittance (Transmission visible) (T-Vis ou VLT). Cette propriété physique du monde réel est bien connue des personnes travaillant sur la spécification d'un vitrage ou sur des analyses et calculs de la lumière du jour.

Revit, Autodesk Lighting Analysis, ElumTools et Insight utilisent également ces informations pour les analyses énergétiques. Dans le tableau ci-dessous, nous voyons que la plage VLT est comprise entre 60 et 90 % environ.

La couleur transmissive correspond à la couleur inhérente aux matières premières utilisées pour créer le verre. La lumière prend cette couleur lorsqu'elle traverse le verre. En utilisant le module d'ombrage des matériaux avancés de Revit pour le vitrage, lorsque la couleur correcte est saisie, à partir de la fiche technique d'un fabricant par exemple, la valeur de la transmission visible (VLT) est également calculée correctement, comme le montre l'image ci-dessous. La valeur VLT correspond à la quantité totale de lumière qui passe à travers le verre. POUR INFORMATION : l'exemple Vitro utilisé est consultable ici.

Vitrage défini avec le module d'ombrage spécial Glazing (Vitrage) des matériaux avancés dans Revit 2019

L'image suivante montre les résultats de cette définition de matériau dans Enscape. Vous pouvez aisément voir la couleur transmissive à l'intérieur du verre. C'est formidable ! La seule grande limitation de ce matériau dans Enscape, pour le moment, c'est que le verre semble dépoli lorsqu'il reçoit la lumière directe du soleil.

Exemple de rendu avec le matériau avancé Glazing (Vitrage) Revit

Matériau Generic (Générique)

Les matériaux génériques de Revit sont ceux qui offrent le plus d'options pour contrôler les différents aspects d'un matériau dans Revit, comme le montre l'image suivante.

Tableau comparatif des options d'ajustement des matériaux Revit génériques et basés sur les propriétés physiques

Dans la fiche technique du fabricant présentée ci-dessous, la couleur et la réflectivité du verre peuvent être directement cartographiées (astuce : utilisez un outil Pipette dans une application graphique pour obtenir la valeur RVB de la couleur). La valeur VLT peut être traduite en pourcentage des 255 nuances de gris de Revit ; ainsi, 255 x valeur VLT = valeur RVB (entrez le résultat pour les trois). Ce résultat est obtenu grâce au paramètre Tint (Teinte).

Configuration d'un matériau générique aligné avec les données produit réelles

Résultat rendu avec un matériau générique pour représenter un vitrage réaliste

Astuce : ajustez la valeur de la luminance dans la boîte de dialogue des couleurs de Revit pour ajuster la valeur VLT lorsque vous utilisez une couleur plutôt qu'une échelle de gris RVB. Cet article ElumTools décrit comment faire correspondre une valeur RVB à une valeur VLT apportant un effet réaliste.

Voici un autre exemple utilisant une valeur VLT beaucoup plus faible de la ligne de produits du fabricant.

Variation de l'exemple précédent, avec une valeur VLT plus sombre

Résultat rendu avec un matériau générique pour représenter un vitrage architectural réaliste

Réflectivité de la lumière visible (VLR)

Les éléments que vous pouvez ajuster à l'aide des curseurs de réflectivité dans Revit ne présentent par une correspondance parfaite avec le pourcentage VLR trouvé dans les fiches techniques des fabricants, mais un sous-ensemble de la plage qui reste physiquement plausible. Autrement dit, pour une spécularité « par défaut » de 50 %, nous supposons une correspondance avec la valeur physique réelle de 4 % de la lumière réfléchie (à un angle de 0°, nous appelons cela F0). La spécularité maximale (curseur à 100 %) correspond à la valeur physique de 12 %, soit une valeur supérieure à la valeur la plus élevée plausible pour les matériaux en verre pur trouvés dans la documentation en question. En outre, pour les matériaux proposant 2 curseurs dans Revit (direct et oblique), Enscape utilise la valeur moyenne des deux curseurs.

*Réflectivité

Matériau vitrage

Pour finir, jetons un coup d'œil sur le matériau « Glazing » (Vitrage) de Revit. Nous constatons que si nous suivons les mêmes étapes que celles qui viennent d'être abordées concernant les données produit réelles, les résultats sont similaires. Là encore, c'est la teinte qui détermine la valeur VLT du vitrage.

Réglage d'un matériau vitrage pour l'aligner sur les données produit réelles

Résultat rendu avec le matériau vitrage pour représenter un vitrage réaliste

Ainsi, des trois façons de créer un rendu de verre dans Enscape, les deux dernières sont les meilleures pour obtenir des résultats réalistes.

Conclusion

Il y a encore beaucoup à dire sur l'utilisation du verre pour les bâtiments, ou même pour les objets. Mais les informations couvertes dans ce billet devraient fournir suffisamment de détails pour produire des résultats de qualité comme ceux présentés et des variations supplémentaires en ajustant les paramètres correspondants. Rappelez-vous : grâce à Enscape ouvert sur un second moniteur, beaucoup de ces paramètres sont visualisés en temps réel, ce qui rend le processus incroyablement facile.

Le verre est une composante essentielle en architecture et il est vraiment grisant de voir des résultats aussi spectaculaires dans un moteur de rendu en temps réel, disposant également d'un lien actif avec nos environnements de modélisation 3D préférés.

Pour puiser plus d'inspiration, n'oubliez pas de consulter la galerie de visualisation Enscape pour voir les réalisation d'autres clients. Si vous n'avez pas encore essayé Enscape, téléchargez la version d'essai gratuite dès aujourd'hui et essayez-la avec Revit, SketchUp, Rhino, ArchiCAD et/ou Vectorworks. Si vous êtes étudiant, profitez de la licence étudiant gratuite.