Физически корректный рендеринг

admin · Posted on

Этот материал – краткий конспект основных терминов и идей из англоязычной статьи Physically-Based Rendering, And You Can Too! с дополнением из других источников.

1. Определение

Физически корректный рендеринг (Physically based rendering, PBR) — метод компьютерной графики, который позволяет отображать объекты более достоверно, моделируя поток света как в реальном мире.

PBR — это скорее идея, чем строгий набор правил, и поэтому точные реализации систем PBR, как правило, различаются. Однако, поскольку каждая система PBR основана на одной и той же основной идее (визуализировать материал как можно точнее), многие идеи будут легко переноситься из проекта в проект или из движка в движок.

2. Базовые константы идеи PBR

В системе PBR есть несколько основных понятий (сущностей):

  • Albedo (диффузный цвет)
  • Reflectivity (отражающая способность)
  • Microsurface (шероховатость/микрорельеф/глянцевость поверхности)

Два вида материалов:

  • Диэлектрики
  • Металлы

А также несколько концепций:

  1. Сохранение энергии
  2. Эффект Френеля

Сохранение энергии выражается в двух правилах:

  • Чем сильнее отражающая способность, тем темнее рассеивание
    (дифузный цвет металла (Альбедо) – почти черный).
  • Чем сильнее шероховатость, тем более тусклые и широкие блики
    (и наоборот, более гладкие поверхности блестят яркими и острыми бликами)
Пример сохранения энергии – объект не может отражать больше света, чем получает. Блик – или яркий, резкий и маленький или большой мягкий и тусклый.

Эффект Френеля, если кратко – любая поверхность (и диэлектрики и металл) ведет себя как зеркало, если она гладкая и под острым углом к зрителю

Дополнительные наблюдения:

  • Блики. У диэлектриков блики бесцветные (белые), у металлов – цветные.

Из практики:

  • В работе с Microsurface (шероховатость) лучше избегать крайних значений. Для большинства материалов корректным диапазоном будет 0,1-0,9.
  • Reflectivity – значение отражающей способности для большинства диэлектриков — 2-14%. Для металлов – 60-98%. Все, что между – 14-60% – это смешанные материалы, на практике почти не встречаются. Такие значения могли бы получиться только при сильном загрязнении или окислении материала.

Подробнее об этом есть информация в статьях выше.

3. Инструменты

Платные инструменты 3д-художников для профессиональной работы с материалами:

  • Marmoset Toolbag – поддерживает большинство параметров системы PBR.
  • Adobe Substance 3D Painter – понятный, удобный, множество бесплатных уроков в сети.

Другие статьи по теме: