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Matériaux

Un matériau décrit l'apparence d'une surface : sa couleur, sa brillance, son métal/rugosité, sa réflexion et sa transparence. Le moteur propose deux modèles d'illumination — PHONG et PBR — et un jeu commun de champs sérialisés à l'identique dans les fichiers de scène et dans la bibliothèque personnelle. Tout le contenu de cette page provient de srcs/common/Material.hpp et de la fonction SceneParser::parseMaterial.

Modèles d'illumination

Chaque matériau porte un champ model qui sélectionne le modèle d'ombrage. Deux valeurs sont reconnues par le parseur (la casse est ignorée) ; toute autre valeur lève une erreur de chargement.

{
    "name": "Rouge mat",
    "model": "phong",
    "base_color": [200, 40, 40]
}

Modèle PHONG

Le modèle PHONG combine trois termes classiques. La couleur finale d'un point éclairé est la somme d'une composante ambiante, d'une composante diffuse (loi de Lambert, proportionnelle à N·L) et d'une composante spéculaire (reflet brillant).

Par défaut specular vaut [0,0,0] (pas de reflet) et shininess vaut 32. Pour un plastique brillant, donnez une couleur spéculaire non nulle (par exemple un gris clair) et augmentez shininess.

Modèle PBR

Le modèle PBR suit une logique métallique-rugosité : la couleur de base sert d'albédo pour un diélectrique et de couleur de réflexion pour un métal, tandis que la rugosité contrôle la netteté des reflets. Des paramètres avancés ajoutent vernis, velours et transmission.

Réflexion et transparence

Quatre champs, communs aux deux modèles, pilotent les rayons secondaires et l'opacité :

Tous les champs

Le tableau ci-dessous liste tous les champs de la structure Material, avec leur nom JSON, leur type, leur plage, leur valeur par défaut réelle et leur rôle. La colonne « Alias » indique les clés supplémentaires acceptées par le parseur (variantes camelCase).

Textures et cartes de normales

Un matériau peut échantillonner une texture de couleur et appliquer une perturbation de normale. Les images sont chargées via stb_image (formats courants : PNG, JPG, etc.), converties en RGB et mises en cache par chemin (TextureCache), puis échantillonnées en bilinéaire avec répétition (wrap) des UV.

Texture de couleur

Si texture_map_enabled est vrai et texture_map non vide, la couleur de base du point est lue dans la texture aux coordonnées uv de l'impact, multipliées par texture_uv_scale (facteur de tiling). Augmenter texture_uv_scale répète le motif plus souvent sur la surface.

{
    "name": "Sol carrelé",
    "model": "pbr",
    "roughness": 0.7,
    "texture_map": "tests/textures/tiles.png",
    "texture_map_enabled": true,
    "texture_uv_scale": 4.0
}

Cartes de normales

Le champ normal_map stocke un chemin, et normal_map_enabled active l'effet. Le moteur applique une perturbation procédurale de la normale à base de bruit de Perlin lorsque l'effet est activé et qu'aucun chemin d'image n'est fourni : normal_noise_frequency règle l'échelle du relief et normal_scale (borné à 0–1) son intensité de mélange avec la normale géométrique.

Bibliothèque de matériaux

Les matériaux peuvent être enregistrés dans une bibliothèque personnelle (MaterialLibrary) située dans ~/.raytracer/materials/. Chaque matériau y est stocké dans un fichier <nom>.json. Le nom est assaini pour former le nom de fichier : tout caractère non alphanumérique (hors - et _) devient _, et un nom vide devient material.

Marché de matériaux

L'interface graphique propose une fenêtre Material Market (MarketWindow) avec deux onglets :

Exemples

Trois matériaux typiques, dans le format accepté par le parseur de scène et la bibliothèque.

Plastique mat (PHONG)

{
    "name": "Plastique rouge",
    "model": "phong",
    "base_color": [200, 40, 40],
    "specular": [60, 60, 60],
    "shininess": 24.0,
    "reflectivity": 0.05
}

Métal brossé (PBR)

{
    "name": "Métal doré",
    "model": "pbr",
    "base_color": [212, 175, 55],
    "metallic": 1.0,
    "roughness": 0.25,
    "ao": 1.0,
    "specular_level": 0.5,
    "reflectivity": 0.4
}

Verre transparent (PBR)

{
    "name": "Verre",
    "model": "pbr",
    "base_color": [230, 240, 245],
    "roughness": 0.02,
    "transparency": 0.9,
    "transmission": 1.0,
    "ior": 1.5,
    "reflectivity": 0.1,
    "alpha": 0.2
}

Conseils

Le moteur ne dispose pas de skybox : un rayon secondaire (réflexion ou réfraction) qui part vers le vide ne rapporte aucune lumière. Les métaux et les verres apparaissent alors sombres. Quelques réflexes :

• Entourez les surfaces réfléchissantes/transparentes de géométrie éclairée (sol, murs, autres objets) pour que les reflets et la réfraction captent quelque chose.
• Ajoutez des lumières visibles depuis ces surfaces (voir Lumières).
• Si un métal ou un verre reste trop sombre, réduisez reflectivity et transparency et augmentez la part diffuse (base_color plus clair, metallic plus bas) pour garder une surface lisible.
• Pour un reflet net, gardez roughness faible (PBR) ou shininess élevé (PHONG) ; pour un aspect satiné, augmentez progressivement roughness.