Blenderシェーダーノード辞典／グラスBSDF（Glass BSDF）

灰ならし

2022年12月20日 15:27

※記事製作時のバージョン：Blender 3.4
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概要

グラスシェーダーは、水やガラスのような光を透過する物質の質感を作るノードです。
その他、氷・宝石・アクリル・酒・蜂蜜・食用油・ガソリン・オイルなどの質感にも使えます。

グラスシェーダーの各パラメーターの働きと設定方法は、以下のようになります。

カラー（Color）

透過光の色に影響を与えます。
ガラスに色をつける感じです。

カラーの明度（V）は、透過光と反射光の減衰に影響します。
白（V：1）の場合はまったく減衰せず、元の光と変わらない明るさで透過・反射します。
Vが小さくなるほど透過光と反射光は弱く（暗く）なり、黒（V：0）では完全に光を透過・反射しなくなります。

カラーは自由に設定してOKですが、完全な白（V：1）にはしない方が良いです（デフォルトはV：1）。
完全な白にすると、透過光の明るさが全く変化しない不自然なまでに透明すぎるガラスや水になります。
私の個人的な目安ですが、V（明度）は0.875以下で設定すると良いと思います。
※なお、ダイヤモンドなどではV：1にすることもあります。

粗さ（Roughness）

サーフェスの粗さを操作するパラメーターです。
透過光と光沢の鮮明さに影響します。
この値が小さいほどクッキリして、大きいほどモヤけます。
すりガラスや、汚れ・傷などで表面が曇ったガラスを表現できます。

IOR（屈折率）

Index of Refractionの頭文字で、直訳するとズバリ屈折率です。
ガラスなどを透かして見ると向こうが歪んで見えるのが屈折ですが、その歪みの強さを表します。
［1.0］が屈折無し。値が大きくなるほど歪みも大きくなります。

IORは実際の物質に基づいた値を設定するのが基本です。
見た目が劇的に変化するものではありませんが、正しいIORを設定すると、確実に「そのものの感じ」になります。

主な透過系の材質のIORは次の通りです。

IOR：材質
1.31：氷
1.33：水
1.45：ガラス・アクリル・ポリプロピレン・食用油脂・石油製品（ガソリン・灯油・オイルなど）
1.54：水晶・琥珀
1.57：アクアマリン・エメラルド・ポリスチレン・PET・ポリカーボネート・ポリ塩化ビニル
1.63：トルマリン・トパーズ
1.76：ガーネット・サファイア・ルビー
1.98：ジルコン
2.41：ダイヤモンド

この一覧は、使いやすいように数値を簡略化しています。
あまり厳密な数値にこだわりすぎると扱うのが大変なので、このくらい大まかにまとめた方が実用的です。

IORと反射率

現実の物質にはIORが高い物体ほど光を強く反射する（反射率が高い）という性質があります。
宝石がキラキラ輝くのは、IORが高いためです。
特にダイヤモンドは、最高クラスのIORなので反射率も高く、強く輝きます。

グラスシェーダーにはこの仕組みが組み込まれていて、IORを設定すると最適な反射率に自動で調整されます。
「IORは実際の物質に基づいた値を設定するのが基本」というのは、この点でも重要になります。

下の画像は、IORの値による反射光の変化です。IORが大きいほど、反射光が強く輝くようになります。

なお、この「IORが高い物体ほど反射率が高い」という性質は、フレネル反射という物理現象に基づくものです。
フレネル反射については、フレネルの記事で詳しく解説しています。

Distribution（分布）

サーフェスの粗さを表現するための計算方式を選択するパラメーターです。
シャープ、GGX、複合散乱GGX、ベックマンの4種類があり、それぞれ透過光と反射光の見た目が変化します。

各方式の特徴は次のようになります。

シャープ（Sharp）
粗さを表現しないモードです。粗さの値は無視され、完全に滑らかな面の透過光と反射光が描画されます。
GGX
3DCGで標準的に使われる方式です。
複合散乱GGX（Multiple-scattering GGX）
GGXと同じ方式ですが、反射光が暗くなりすぎるのを防ぎます。ただしGGXよりも計算が重くなります。
ベックマン（Beckmann）［Cyclesのみ対応］
物理的に正確な透過光と反射光が表現できますが、計算が重くなります。

下の画像は、CyclesでDistributionを切り替えた比較です（粗さは［0.2］で固定）。

ガラスなどの質感としてはベックマンが一番きれいな仕上がりになるので、基本的にはデフォルトのベックマンのまま使用すればOKです。

なお、ベックマンはCyclesのみ対応です。
EEVEEでベックマンを選択した場合は、GGXとして描画されます。
※マニュアルには複合散乱GGXも［Cyclesのみ対応］と書かれていますが、実際にはEEVEEでも機能するようです。
※Distributionの仕組みについては、光沢シェーダーの記事でより詳しく解説しています。

EEVEEでの屈折表現について

今回の見本画像は、すべてCyclesでレンダリングしています。
EEVEEを使用すると、屈折の具合が異なります。

Cyclesのレンダリングは「現実をできるだけ再現する」方法なので、時間がかかりますが、屈折もほぼ現実と同じになります。
EEVEEは「最低限のレンダリングをして、屈折や反射はそれらしく見えるように後付けで画像処理をする」方法なので、非常に高速ですが、少し不自然な屈折になります。
また、EEVEEで透過・屈折を描画するには、専用の設定をする必要があります。
※EEVEEの透過・屈折の設定方法については、私のブログ『EEVEEで屈折の設定方法』を参照してください。