God rays et éclairage volumétrique dans Blender : brouillard, faisceaux de lumière, réglages Cycles et EEVEE

Les menus, cités en anglais, sont vérifiés dans le manuel et le code source de Blender 5.2.

Qu’est-ce que l’éclairage volumétrique ?

Dans un rendu ordinaire, l’air est du vide : la lumière ne se voit que là où elle frappe une surface. L’éclairage volumétrique ajoute un milieu participatif, c’est-à-dire une région de l’espace remplie d’innombrables petites particules, comme le brouillard, la fumée, la poussière ou la brume. Ces particules atténuent la lumière et la diffusent : une partie du faisceau part vers la caméra, et le faisceau lui-même devient visible.

Blender décrit ce milieu par sa densité. Le manuel la définit comme la part de lumière qui interagit avec le volume, absorbée ou diffusée, face à celle qui le traverse sans changement. Une densité plus forte revient à plus de particules par unité de volume, donc à plus de chances qu’un rayon de lumière en rencontre une.

God rays : les rayons crépusculaires en 3D

Les god rays, ou godrays, sont la version 3D des rayons crépusculaires. Le site Atmospheric Optics les décrit comme des colonnes d’air éclairé, séparées par l’ombre des nuages : les molécules de l’air, les poussières et les gouttelettes diffusent la lumière, ce qui rend les colonnes visibles. Ces rayons sont parallèles ; s’ils semblent partir en éventail depuis le soleil, c’est un effet de perspective.

Il faut donc deux ingrédients, dans une scène comme dans le ciel : un milieu qui diffuse la lumière, et un obstacle qui la découpe en faisceaux. Sans obstacle, un volume donne un brouillard lumineux uniforme ; sans volume, un obstacle ne produit que des ombres sur le sol. Le manuel de Blender emploie d’ailleurs le terme crepuscular rays pour décrire l’effet Sun Beams du compositeur.

Trois façons d’obtenir des god rays dans Blender

• Un cube de volume autour de la scène : la méthode que le manuel conseille pour le brouillard, compatible avec la lampe Sun.
• Un volume dans le monde : rien à placer, mais le Sun et le fond n’y éclairent plus. Pour les scènes de nuit.
• Le compositing : le nœud Glare, type Sun Beams, trace des rayons en 2D à partir des zones claires de l’image, sans volume à calculer.

Ce qui a changé dans Blender 4.2 et 5.0

Beaucoup de tutoriels sur les volumes précèdent l’une de ces refontes. Où sont passés les réglages :

Méthode 1 : un cube de volume autour de la scène

Pour le brouillard, le manuel préfère au volume du monde un objet volume qui entoure la scène : sa taille détermine la quantité de lumière diffusée ou absorbée. C’est la méthode la plus maîtrisable, puisque vous décidez où commence et où s’arrête la brume.

1. Dans la vue 3D, ajoutez un cube avec Shift+A > Mesh > Cube, puis agrandissez-le pour qu’il contienne la partie de la scène où la lumière doit se voir.
2. Ouvrez son matériau dans le Shader Editor et supprimez le Principled BSDF : un volume pur n’a pas de shader de surface.
3. Ajoutez Shift+A > Shader > Principled Volume et reliez sa sortie Volume à l’entrée Volume du Material Output.
4. Baissez nettement Density, réglée à 1 par défaut. Cette valeur agit par unité de distance parcourue : plus le cube est grand, plus il faut la réduire pour éviter un brouillard opaque.
5. Éclairez avec un Sun ou un Spot qui projette des ombres, et placez un obstacle sur son trajet : un mur percé d’une fenêtre, des arbres, des colonnes. Les faisceaux apparaissent entre les ombres.

Comme pour le verre, le maillage doit être fermé, normales vers l’extérieur, pour que le moteur sache si un rayon entre dans le volume ou en sort. Un cube de base convient.

Principled Volume, Volume Scatter ou Volume Absorption ?

• Principled Volume réunit diffusion, absorption et émission (jusqu’au rayonnement de corps noir pour le feu) dans un seul nœud. Pour du brouillard, Color, Density et Anisotropy suffisent.
• Volume Scatter ne fait que diffuser la lumière ; le manuel le cite pour ajouter du brouillard à une scène. Associé à Volume Absorption, qui absorbe une part de la lumière sans la renvoyer, il donne de la fumée.

Anisotropy, de -1 à 1 et à 0 par défaut, oriente la diffusion. À 0, la lumière repart également dans toutes les directions ; une valeur positive la renvoie surtout vers l’avant, une valeur négative surtout vers l’arrière. Avec une valeur positive, les faisceaux ressortent davantage quand la caméra regarde vers la source. Depuis Blender 4.3, Volume Scatter propose aussi d’autres fonctions de phase, réservées à Cycles, dont Rayleigh pour l’atmosphère et Mie pour le brouillard et les nuages.

Un brouillard irrégulier avec une texture

Le manuel prévoit de définir la densité par des textures. Reliez une Shift+A > Texture > Noise Texture, passée dans une Color Ramp pour doser le contraste, à l’entrée Density : la brume se fait par nappes et les faisceaux paraissent moins réguliers. Dans Cycles en mode Biased, une texture fine peut demander un Step Rate plus bas dans les réglages du matériau, sinon ses détails se perdent.

Méthode 2 : le volume du monde (World > Volume)

Un shader de volume peut aussi être appliqué au monde : dans World Properties > Volume, ou dans le Shader Editor réglé sur World, en reliant un Principled Volume ou un Volume Scatter à l’entrée Volume du World Output. Le volume remplit alors tout l’espace, sans objet à placer.

Le manuel prévient que ce réglage sert surtout aux scènes de nuit ou sombres : avec un volume dans le monde, la surface du monde (couleur, ciel ou HDRI) et les lampes Sun n’ont plus d’effet, parce que le fond est supposé infiniment loin. Les notes de Blender 4.2 confirment pour EEVEE que les volumes du monde, qui ne sont plus limités à la distance de découpe, peuvent bloquer entièrement le Sun et le fond. Un soleil qui entre par une fenêtre demande donc un cube de volume. Dans EEVEE, un volume dans le monde gagne à activer Custom Range, qui augmente la précision selon le manuel ; les fichiers d’avant la 4.2 affichent aussi un bouton Convert Volume, qui le transforme en maillage.

Les lampes : Spot, Sun, Area et ombres

• Spot : un cône de lumière, l’outil naturel du faisceau visible. Angle règle son ouverture, de 1 à 180 degrés, et Blend, de 0 à 1, adoucit le bord du cône. Show Cone affiche le cône dans la vue 3D.
• Sun : une direction, depuis l’infini ; seule sa rotation compte. Son Angle est son diamètre apparent : petit, il donne des ombres nettes et des rayons bien découpés.
• Area et Point : une fenêtre lumineuse ou une ampoule dans la brume.

Les faisceaux naissent des ombres : une lampe qui n’en projette pas éclaire le volume sans le découper. Dans Cycles, laissez cochée la case Cast Shadow de Light Properties > Settings. Dans EEVEE, gardez la case du sous-panneau Shadow : le moteur lit la carte d’ombre de la lampe pour éclairer chaque point du volume. Le manuel signale aussi qu’EEVEE laisse fuir la lumière à travers les murs sans épaisseur : donnez de l’épaisseur au mur percé de la fenêtre.

Pour qu’une lampe n’éclaire pas le brouillard, décochez dans Cycles Object Properties > Visibility > Ray Visibility > Volume Scatter. Dans EEVEE, Light Properties > Influence > Volume Scatter multiplie la part de la lampe dans les volumes ; le manuel rappelle que toute valeur autre que 1 s’écarte du rendu physique. Le réglage des lampes est détaillé dans le guide de l’éclairage dans Blender.

Réglages de Cycles pour les volumes

• Render Properties > Volumes : depuis Blender 5.0, Cycles rend les volumes par null scattering, un algorithme sans biais qui supprime les artefacts en blocs des volumes superposés, mais peut être plus bruité. La case Biased rétablit l’ancien ray marching et ses réglages : Step Rate Render et Viewport (plus haut, plus rapide mais moins détaillé) et Max Steps, 1 024 par défaut, garde-fou contre les rendus extrêmement longs.
• Light Paths > Max Bounces > Volume : 0 par défaut, ce qui donne une diffusion simple. Plus de rebonds produisent la diffusion multiple des nuages, au prix du bruit et du temps de rendu.
• Material Properties > Settings > Volume : Sampling choisit la méthode d’échantillonnage. Equiangular convient à une lampe dans le volume ou tout près, Distance à un volume dense éclairé de loin, Multiple Importance (le défaut des matériaux) combine les deux. Interpolation Cubic lisse les volumes denses, plus lentement que Linear.

Selon les notes de la 5.0, un ancien fichier qui rend plus lentement avait souvent un Step Rate trop grand, donc un résultat biaisé. Pour retoucher les rayons au compositing, View Layer Properties > Passes > Light propose les passes Volume Direct et Indirect.

Réglages d’EEVEE pour les volumes

EEVEE évalue tous les volumes visibles par la caméra dans des textures 3D, gourmandes en mémoire vidéo. Leur taille se règle dans Render Properties > Volumes :

• Resolution, de 1:1 à 1:16, 1:8 par défaut : la finesse du calcul par rapport à l’image. 1:4 ou 1:2 donnent plus de détail et consomment plus de mémoire.
• Steps, de 1 à 256, 64 par défaut : le nombre de tranches le long de la profondeur de vue.
• Distribution, 0,8 par défaut : plus la valeur est haute, plus les tranches se concentrent près de la caméra.
• Custom Range : Start et End (0,1 m et 100 m par défaut) limitent le calcul à une plage de profondeur.

Les Volume Shadows, dans Render Properties > Sampling > Shadows, font que les volumes s’ombrent entre eux ; l’infobulle de Blender les dit très coûteuses. Elles ne sont pas nécessaires pour des faisceaux découpés par un mur ou des arbres, qui viennent des ombres de la lampe. Le manuel liste aussi les limites d’EEVEE : diffusion simple seulement, et des volumes absents des reflets et des réfractions.

God rays en compositing : Glare, type Sun Beams

Le manuel le dit sans détour : un vrai éclairage volumétrique est une approche laborieuse et longue à rendre. Le compositeur propose un raccourci. Depuis Blender 5.0, le nœud Glare a un type Sun Beams, plus simple à régler que l’ancien nœud Sun Beams, qui n’existe plus.

1. Dans l’espace Compositing, cliquez sur New dans l’en-tête du Compositor pour créer l’arbre de nœuds, et vérifiez que Output Properties > Post Processing > Pipeline > Compositing est coché.
2. Ajoutez Shift+A > Filter > Glare entre la sortie Image du nœud Render Layers et le Group Output, et réglez Type sur Sun Beams.
3. Placez la source avec Sun Position, de 0 à 1 sur chaque axe de l’image (0,5 et 0,5, le centre, par défaut). Avec le nœud sélectionné et Active Node Gizmo activé, une croix permet de la déplacer dans l’aperçu.
4. Ajustez Threshold, à 1 par défaut, la luminosité à partir de laquelle un pixel émet des rayons, et Size, l’étendue de l’effet en part de l’image (à 1, il couvre toute l’image).

Jitter accélère le calcul en ajoutant du grain : dans l’exemple des notes de version, 280 ms sans jitter contre 70 ms à 0,8. Le manuel conseille d’exclure de la source des rayons la lumière diffuse des surfaces, en ne gardant que les zones les plus claires ou un masque. L’effet reste en 2D et ignore la géométrie : il suffit pour un ciel derrière des branches, moins pour un faisceau qui traverse une pièce. Pour un simple voile de profondeur, la passe Mist (View Layer Properties > Passes > Data) fournit une carte de 0 à 1 à mélanger à l’image.

Temps de rendu et bruit des volumes

Les volumes coûtent cher en temps de rendu. Le manuel note que la diffusion multiple est bruitée et qu’il faut souvent limiter les rebonds pour garder des temps acceptables ; Max Steps existe pour éviter des rendus extrêmement longs. Les leviers, dans l’ordre :

• Gardez Max Bounces > Volume à 0 tant que vous ne rendez pas des nuages.
• Limitez le cube de volume à la zone utile et retirez-en les lampes inutiles (Volume Scatter).
• Avec un Spot dans le brouillard, essayez l’échantillonnage Equiangular ; en mode Biased, montez Step Rate tant que le détail tient.
• Quand les rayons ne servent que d’ambiance, préférez Glare > Sun Beams.

Les autres réglages qui pèsent sur la durée sont réunis dans le guide pour accélérer un rendu Blender, et le choix entre Cycles et EEVEE dans le guide du rendu dans Blender. Sur une animation avec du brouillard, chaque image reste longue : répartir les images entre plusieurs machines d’une ferme de rendu 3D raccourcit le délai total sans toucher aux réglages.