Roughness

La Roughness (rugosité) est un paramètre fondamental des matériaux PBR qui définit à quel point une surface est lisse ou rugueuse. Elle contrôle la netteté des réflexions : une surface lisse reflète comme un miroir, une surface rugueuse diffuse la lumière dans toutes les directions.

Le principe

À l’échelle microscopique, aucune surface n’est parfaitement lisse. Même un miroir présente de minuscules irrégularités. La roughness simule ces micro-détails :

• Roughness 0 : surface parfaitement lisse, réflexions nettes (miroir, chrome poli)
• Roughness 0.5 : surface moyennement rugueuse, réflexions floues (plastique, bois verni)
• Roughness 1 : surface très rugueuse, réflexions totalement diffuses (béton, craie)

Roughness vs Glossiness

Deux conventions existent selon les logiciels :

C’est simplement l’inverse. Pour convertir : Glossiness = 1 – Roughness

Blender et la plupart des workflows modernes utilisent Roughness.

Valeurs de référence

Voici des valeurs typiques pour différents matériaux :

Ces valeurs sont des points de départ, ajustez selon vos références.

Roughness et réflexions

La roughness affecte directement l’apparence des réflexions :

Basse roughness (0 – 0.2)

• Réflexions nettes et précises
• L’environnement se reflète clairement
• Highlights (spéculaires) petits et intenses

Moyenne roughness (0.3 – 0.6)

• Réflexions floues et étalées
• L’environnement visible mais diffus
• Highlights plus larges et doux

Haute roughness (0.7 – 1.0)

• Quasi pas de réflexion visible
• Surface mate, diffuse
• Pas de highlights distincts

Roughness Map

Pour des matériaux réalistes, on utilise une texture de roughness plutôt qu’une valeur uniforme :

• Image en niveaux de gris
• Blanc = rugueux, Noir = lisse
• Permet des variations sur la surface (usure, saleté, empreintes)

Exemple : un métal avec des rayures → roughness plus haute sur les rayures (réflexions floues) et plus basse sur les zones intactes (réflexions nettes).

Dans les logiciels 3D

La roughness est standard en PBR :

• Blender : Principled BSDF → Roughness
• Maya/Arnold : aiStandardSurface → Specular Roughness
• Substance Painter : Canal Roughness
• Unreal Engine : Material → Roughness
• Unity HDRP : Smoothness (inverse)
• 3ds Max/V-Ray : Reflection Glossiness

Focus Blender

Valeur simple

1. Sélectionnez votre objet
2. Ouvrez le Shader Editor
3. Dans le Principled BSDF, ajustez le slider Roughness
4. 0 = miroir, 1 = mat

Avec une texture

1. Ajoutez un node Image Texture
2. Chargez votre roughness map
3. Color Space : Non-Color (important !)
4. Connectez Color → Roughness du Principled BSDF

Ajuster avec des nodes

Pour modifier une roughness map :

Math Node (Multiply)

• Multipliez la texture pour intensifier l’effet
• Valeur < 1 : réduit la roughness globale
• Valeur > 1 : augmente la roughness globale

ColorRamp

• Remappez les valeurs
• Contrôle précis des zones lisses/rugueuses

MixRGB

• Combinez plusieurs sources de roughness
• Ajoutez de l’usure, de la saleté

Roughness et Metallic : le duo PBR

La roughness fonctionne en tandem avec le paramètre Metallic Metallic Le Metallic (ou Metalness) est un paramètre fondamental des matériaux PBR qui détermine si une surface se comporte comme un... Voir la définition complète → :

Métal (Metallic = 1)

• Roughness basse : chrome, or poli, acier inox
• Roughness haute : métal brossé, aluminium mat

Non-métal (Metallic = 0)

• Roughness basse : plastique brillant, verre, eau
• Roughness haute : béton, bois, tissu

La combinaison des deux définit l’essentiel de l’apparence d’un matériau PBR.

Relation avec l’Albedo

La roughness n’affecte pas la couleur (Albedo) mais elle change la perception :

• Surface lisse : couleur saturée, reflets visibles
• Surface rugueuse : couleur plus « terne », pas de reflets

C’est pourquoi une voiture fraîchement lavée paraît plus colorée : la saleté ajoutait de la roughness.

Micro-facettes : la théorie

Le modèle PBR utilise la théorie des micro-facettes :

• Une surface est composée de minuscules miroirs orientés aléatoirement
• Roughness = variance de l’orientation de ces micro-miroirs
• Basse roughness : micro-miroirs alignés → réflexion cohérente
• Haute roughness : micro-miroirs désordonnés → réflexion diffuse

C’est ce qui rend le PBR physiquement plausible.

Créer une roughness map

Dans Substance Painter

• Peignez directement sur le canal Roughness
• Utilisez des générateurs (usure, saleté)
• Exportez en PNG ou EXR

Dans Photoshop/GIMP

• Créez une image en niveaux de gris
• Blanc = rugueux, noir = lisse
• Utilisez des brushes de texture

À partir d’une photo

• Désaturez l’image
• Ajustez les niveaux
• Les zones claires de la photo deviennent souvent rugueuses

Procédural dans Blender

• Noise Texture → ColorRamp → Roughness
• Voronoi, Musgrave pour des patterns variés
• Combinez plusieurs textures avec MixRGB

Erreurs courantes

Color Space incorrect

• La roughness map doit être en Non-Color
• Sinon les valeurs sont faussées par la correction gamma

Valeurs extrêmes

• Roughness 0 parfait = irréaliste (rien n’est un miroir parfait)
• Minimum réaliste : 0.02 – 0.05

Roughness uniforme

• Un matériau avec une seule valeur paraît artificiel
• Ajoutez des variations (texture, grunge, usure)

Confondre avec le Bump/Normal

• La roughness ne crée pas de relief visible
• Elle change uniquement le comportement de la lumière

Oublier l’usure

• Les bords et zones de contact sont plus usés
• Roughness plus basse sur les arêtes (polis par l’usage)

Astuces pro

Edge wear (usure des bords)

• Ajoutez un Pointiness ou Ambient Occlusion inversé
• Mixez avec la roughness pour des bords plus lisses

Empreintes et traces

• Superposez une texture de fingerprints
• Roughness légèrement plus haute sur les traces

Variation subtile

• Même un matériau « uniforme » bénéficie d’une légère variation
• Noise très subtil (0.02 de variation) = plus réaliste

Pour aller plus loin

• Documentation Blender – Principled BSDF
• Substance 3D – PBR Guide