Theo các tài liệu và hội thảo mới nhất tại High-performance Graphics 2025 thì loại vật liệu Material X đang dần phổ biến tiến tới các real-time engine chứ không chỉ là gói gọn xung quanh các phần mềm 3D.
Xem bài Shader Material trong đồ họa là gì ? để hiểu về một shader, material trong đồ học CG làm gì.
Shader MaterialX Là Gì?
MaterialX là tiêu chuẩn mở (open standard) để mô tả các kiểu vật liệu tạo ra “look” (hình thức thị giác) cho các đối tượng CG (computer graphics) – bao gồm texture (kết cấu), shading (cách ánh sáng tương tác), và các hiệu ứng vật lý (physically-based rendering – PBR).
Nó dùng shading graphs (đồ thị nút) để biểu diễn, lưu dưới dạng file XML đơn giản, dễ chia sẻ. Ra mắt 2012 bởi ILM (Industrial Light & Magic – Lucasfilm), open-source 2017, và là dự án hosted của ASWF từ 2021.2.
Tại Sao Phải Dùng MaterialX?
Trước khi có sự phát triển của các kiểu vật liệu trung gian như MaterialX, ngành VFX/CG (phim, TV, game) gặp vấn đề lớn: Trao đổi asset (tài nguyên 3D) giữa các studio/vendor/phần mềm không nhất quán, tốn kém thời gian và tiền bạc.
Hãy tưởng tượng vấn đề không có shader trung gian này thì một studios sẽ tốn hao lãng phí nguồn lực và chi phí tới mức nào với mỗi dự án:
- Vấn đề cụ thể:
- Một dự án phim như Star Wars thường chia nhỏ cho 10-20 vendor (công ty VFX khác nhau), dùng phần mềm đa dạng: Maya (Autodesk), Houdini (SideFX), RenderMan (Pixar), Unreal Engine (game real-time).
- Geometry (hình dạng) và animation có chuẩn (Alembic, USD), nhưng “look” (texture + shading) thì không: Mỗi phần mềm có shader riêng (ví dụ: Arnold dùng OSL, RenderMan dùng RISL), dẫn đến phải “dịch thủ công” – chỉnh sửa lại toàn bộ material, mất hàng tuần, dễ lỗi (màu sắc thay đổi, ánh sáng không khớp).
- Với real-time (game/AR/VR) vs. offline (phim), sự khác biệt càng lớn: Offline cần chi tiết cao (subsurface scattering cho da), real-time cần nhanh (giảm node để GPU xử lý).
- Lợi ích của MaterialX:
- Portable & Nhất Quán: Một file MaterialX (.mtlx) chạy được trên hầu hết renderer (Arnold, RenderMan, USD, glTF cho web), giữ nguyên “look” mà không cần chỉnh sửa. Ví dụ: Asset từ ILM export sang vendor khác, hoặc từ phim sang game (như Star Wars: The Force Awakens dùng để tạo trải nghiệm real-time Tatooine).
- Tiết Kiệm Chi Phí: Giảm 50-80% thời gian pipeline (theo ASWF), đặc biệt cho studio lớn như Disney/Pixar – nơi asset tái sử dụng giữa phim, TV, theme park.
- Mở Rộng Dễ Dàng: Hỗ trợ PBR (BSDF nodes cho diffuse, conductor, hair), pattern (noise, texture tiling), volume (khói/sương), NPR (non-photorealistic cho phim hoạt hình stylized như Spider-Verse), và displacement (biến dạng geometry).
- Tích Hợp Sẵn: Đã là mặc định trong USD (2023), hỗ trợ Maya 2024+, Houdini, Unreal Engine (import/export), và mới nhất: Apple platforms (WWDC 2024).
Tựu chung không dùng MaterialX = Lãng phí thời gian “dịch” material giữa tools, dẫn đến nghẽn cổ chai trong quá trình sản xuất VFX & Animation. Dùng nó = Tăng tốc workflow, đảm bảo chất lượng cao, đặc biệt khi ngành CG bùng nổ (phim 4K/8K, metaverse).
Lịch Sử & Adoption (Xây Dựng Nền Tảng Cộng Đồng)
- Lịch sử: Bắt đầu từ nhu cầu ILM (Star Wars projects), hợp tác Autodesk (2013), public spec 2013, open-source GitHub 2017. Đầu tiên dùng production: Star Wars: The Force Awakens (2015).
- Adoption Hiện Tại (2025): Tích hợp rộng: OpenUSD, OSL, MDL; hỗ trợ từ Autodesk (Maya LookdevX), SideFX (Houdini), Pixar (RenderMan – đầy đủ BSDF từ 2024), Adobe (OpenPBR sub-project), Sony Pictures. >250 contributors từ 50+ tổ chức. Dùng trong phim (Avengers), game (Unreal), web (Three.js). (materialx.org)
Tính Năng Cốt Lõi
- Nodes (sử dụng giao diện nút): Pattern (texture read, triplanar mapping, Worley noise cải tiến 2025 cho metal flakes); PBR (BSDF: diffuse, conductor, dielectric, hair – mới Chiang Hair 2025; utility: layer/mix cho complex models); Volume (absorption/scattering); Emission (uniform/Schlick); Displacement; NPR (facing ratio, toon shading).
- Công Cụ: Graph Editor (edit/view real-time, từ ASWF Dev Days 2023+); Viewers (C++/Web với JS bindings); ShaderGen (tạo code GLSL/OSL/MDL – optimize perf 2025); Translation System (chuyển model: OpenPBR USD Preview, tự động “degrade” nếu target đơn giản, như bỏ anisotropy nếu không hỗ trợ).
- Models Định Nghĩa: OpenPBR (mới 2024, collab Autodesk/Adobe), USD Preview, glTF PBR, Disney Principled (thêm 2025) – tất cả portable qua graph.
Tại Sao Cộng Đồng “Đổ Dồn Sức” Phát Triển Tương Lai?
Ngành CG đang chuyển dịch lớn: Từ offline sang hybrid (phim + real-time/AR/VR), với AI/ML tích hợp (procedural textures), và nhu cầu collaborate toàn cầu (Netflix/Disney outsource VFX).
MaterialX là “ngôn ngữ chung” cho tương lai, nên cộng đồng (ASWF, Pixar, ILM, Autodesk) đầu tư mạnh:
- Động Lực Chính:
- Tăng Tốc Ngành: Với 80% thời gian production dành cho look-dev, chuẩn hóa giúp scale (ví dụ: Pixar dùng cho Inside Out 2, export sang game). Không có nó, mỗi studio tự “phát minh lại bánh xe” → lãng phí.
- Mở & Hợp Tác: Open-source (Apache 2.0) thu hút contributors (250+ năm 2025, +10 PR từ Dev Days 2024). (materialx.org) Các town hall (như 2025 trên YouTube) thảo luận integration, giữ alignment với USD/OSL/OCIO.
- Tương Lai-Proof: Hỗ trợ emerging tech: Real-time (graceful degradation – giảm node cho GPU), web (WebGPU backend mới 2025), animated materials (cho dynamic scenes), NanoColor (color management), hex-tiling (texture không lặp lại). materialx.org Ví dụ: RenderMan đầy đủ BSDF (2024 collab Pixar), OpenPBR cho PBR thống nhất.
- Updates 2025 (Chứng Minh Momentum):
- v1.39.4 (Sep 2025): WebGPU, hex-tiled/lat-long images, NanoColor, 2D fractals, animated materials.
- v1.39.3 (Mar): Align USD, OSL 1.14/MDL 1.10, ShaderGen perf boost.
- v1.39.2 (Jan): Disney Principled, Chiang Hair BSDF, color ramps, Worley noise cải tiến.
- Kế hoạch: Tiếp tục Dev Days (Sep 2025+), focus NPR/volume cho stylized/AR.
So Sánh MaterialX Và OpenUSD
Hai Tiêu Chuẩn Mở Của Ngành CGMaterialX và USD (Universal Scene Description) là hai tiêu chuẩn open-source quan trọng trong lĩnh vực computer graphics (CG), được phát triển bởi các studio lớn như ILM, Pixar và Autodesk.
Chúng bổ trợ lẫn nhau: USD là “ngôn ngữ chung” cho toàn bộ scene 3D, trong khi MaterialX chuyên sâu về materials (vật liệu và shading). Tích hợp chặt chẽ từ 2018, MaterialX trở thành mặc định cho materials trong USD từ 2023, giúp trao đổi asset dễ dàng hơn.
| Khía Cạnh | MaterialX | USD |
|---|---|---|
| Mục Đích Chính | Mô tả “look” (vật liệu, texture, shading graphs) của đối tượng CG, tập trung vào portability giữa renderer và phần mềm (offline/real-time). | Mô tả toàn bộ scene 3D (geometry, animation, lighting, cameras, materials), hỗ trợ compose và non-destructive editing cho production lớn. |
| Phạm Vi | Hẹp: Chỉ materials (BSDF, patterns, volume, NPR). Không xử lý geometry/animation. | Rộng: Toàn scene, bao gồm materials (qua MaterialX hoặc native UsdShade). |
| Tích Hợp Với Nhau | Được tích hợp sâu vào USD: Conversion .mtlx files sang USD primitives (UsdShadeMaterial, variants). Sử dụng trong Hydra/Storm cho rendering. Alignment cải thiện ở v1.39.3 (2025). | Sử dụng MaterialX làm backend mặc định cho materials từ 2023; hỗ trợ native authoring MaterialX graphs trực tiếp trong USD files. |
| Tính Năng Cốt Lõi | – Nodes chuẩn (PBR BSDF, noise, displacement). – ShaderGen (tạo code GLSL/OSL/MDL/WebGPU). – Editor/viewer real-time. – Translation system (chuyển model như OpenPBR USD Preview). | – Layering/variants cho scene composition. – Sdr registry cho shaders. – Hydra cho interactive rendering. – Hỗ trợ plugins (e.g., MaterialX discovery/parser). |
| Ưu Điểm | – Portable cao: Chạy cross-platform/renderer mà không mất “look”. – Linh hoạt cho complex materials (nested graphs, animated). – Open-source mạnh (250+ contributors, Apache 2.0). | – Scale lớn: Xử lý triệu elements (như Toy Story 4). – Interoperable: Tích hợp DCC (Maya, Houdini, Unreal). – Future-proof: Hỗ trợ AR/VR/web (Apple WWDC 2024). |
| Nhược Điểm | – Cần conversion khi dùng trong USD (không tự refresh nếu file external thay đổi). – Hẹp, phải kết hợp USD cho full scene. | – Materials native kém portable nếu không dùng MaterialX. – Overhead cao cho scene phức tạp nếu không optimize. |
| Adoption & Cập Nhật 2025 | – Dùng trong Star Wars, Pixar films. – v1.39.4 (Sep 2025): WebGPU, hex-tiling, animated materials. – Hosted ASWF từ 2021. | – Mặc định Pixar/Disney; tích hợp Apple, Unreal. – Hydra 2.0+ hỗ trợ MaterialX đầy đủ; updates align với OSL/MDL. |
Shader Open PBR Bổ Sung Cho Shader Bao Trùm Material X
Giải thích mô hình shader PBR là gì ?
OpenPBR (ra mắt 2023, v1.0 2024) là sub-project của MaterialX, collab giữa Autodesk, Adobe và ASWF. Nó được định nghĩa hoàn toàn bằng MaterialX graphs, nên bất kỳ tool nào hỗ trợ MaterialX đều tự động hỗ trợ OpenPBR (tăng interoperability).
| Khía Cạnh | MaterialX | OpenPBR |
|---|---|---|
| Mục Đích | Tiêu chuẩn rộng cho shading graphs/nodes (patterns, BSDF, volume, NPR); portable materials cross-renderer (GLSL/OSL/MDL). | Shading model cụ thể: Artist-friendly PBR surface (intuitive params, energy-conserving, art-directable colors). |
| Phạm Vi | Toàn diện: Định nghĩa nodes, tools (ShaderGen, translation), hỗ trợ models như USD Preview/glTF/Disney. | Hẹp: Một model surface (diffuse, specular, clearcoat, subsurface); bridge giữa software (e.g., Substance → Arnold). |
| Phát Triển | Open-source từ 2017 (ASWF hosted); >250 contributors; updates 2025: WebGPU, animated materials. | Sub-project MaterialX (2023); Autodesk/Adobe lead; v1.0 focus high-end/durable materials (e.g., luxury handbag). |
| Ưu Điểm | Linh hoạt, modular (layering như LAMA); translation giữa models. | Dễ dùng (grouped params, direct color control); seamless với USD/MaterialX; hỗ trợ NVIDIA Omniverse. |
| Khác Biệt Chính | Là “ngôn ngữ” (framework) cho mọi materials; OpenPBR chỉ là “một câu chuyện” trong đó. | Tập trung creativity (perceived colors, no complex math); không thay thế MaterialX mà mở rộng nó. |
OpenPBR làm MaterialX “thân thiện hơn” với artists, đặc biệt trong USD pipelines (e.g., export từ Maya sang Unreal mà giữ look). Nếu dùng Autodesk tools, OpenPBR là lựa chọn default cho PBR surfaces.
