Kõik, mida on tarvis teada füüsilisel maailmal põhineva renderdamise kohta.

Tekstuure loovate kunstnike jaoks on oluline mõista, kuidas valguskiired pinna materjali suhtes käituvad, sest ülesanne on luua pinda kirjeldavaid tekstuure. Teie loodud tekstuurid ja materjalid suhtlevad valgusega virtuaalmaailmas. Mida rohkem saate aru, kuidas valgus käitub, seda paremad teie tekstuurid välja näevad. 

Füüsilisel maailmal põhinev renderdamine (PBR), mõnikord tuntud kui füüsilisel maailmal põhinev varjutus (PBS), on varjutamise ja renderdamise meetod, mis annab täpsema kujutise sellest, kuidas valgus materjali omadustega suhtleb. Sõltuvalt sellest, millist 3D-modelleerimise töövoo aspekti arutatakse, on PBS tavaliselt omane varjutuskontseptsioonidele, PBR aga renderdamisele ja valgustusele. Mõlemad terminid kirjeldavad varade füüsiliselt täpsest seisukohast esitamise protsessi.

Ükskõik, kas töötate reaalajas renderdussüsteemiga arvutigraafika või 3D-filmide tootmisel, parandab varjutamiseks füüsilisel maailmal põhineva renderdamise kasutamine teie töövoogu. 

• Realistliku välimusega varad.PBRi kasutamisel pole pinnaatribuutide, näiteks läbipaistvuse, loomisel enam vaja oletada, kuna selle metoodika ja algoritmid põhinevad füüsiliselt täpsetel valemitel ja sarnanevad reaalse maailma materjalidega.
• Sidusad keskkonnad.Olenemata kasutatavast valgustussüsteemist töötavad muud vahendid PBR-keskkonnas alati.
• Jätkusuutlik töövoog.PBR on laialt levinud töövoog ühtlaste kunstiteoste loomiseks, isegi kui seda teevad erinevad kunstnikud. „See lühendab tootmisaega,“ ütleb Adobe loominguline produtsent Wes McDermott, nii et „saate keskenduda rohkem oma tegevuste loovusele kui teadusele selle kohta, mida teete.“

PBRi töövoos töötades peab kunstnik arvestama aluspinna peegelduvusega või minimaalse värvi ja valguse peegeldumisega.

Peegeldumine tähendab, et valgus peegeldatakse pinnalt eemale. Valguskiir peegeldub pinnalt ja liigub teises suunas. See järgib peegeldumisseadust, mille järgi ideaalselt tasasel pinnal on peegeldusnurk võrdne langemisnurgaga.

Kuid enamik pindu on ebakorrapärased ja peegeldunud suund varieerub sõltuvalt pinna karedusest. See muudab valguse suunda, kuid valguse tugevus jääb samaks.

Karedamatel pindadel on esiletõstud suuremad ja näivad tuhmimad. Siledamad pinnad hoiavad peegeldusi fokusseerituna ja tunduvad õige nurga alt vaadates heledamad või intensiivsemad.

Terminid hajuvus, valgust hajutama või aluspinna hajumine kirjeldavad kõik valgust, mis on neeldunud või sisemiselt hajutatud. Valguse hajumisel muutub kiirte suund juhuslikult ja kõrvalekallete suurus sõltub materjali pinnakaredusest, kuna karedad pinnad hajutavad valgust. Hajumine muudab valguse suuna juhuslikuks, kuid ei muuda selle tugevust. Mõnikord võib hajutatud valgus uuesti pinnale ilmuda, muutudes taas nähtavaks.

Materjale, millel on nii kõrge hajutavus kui ka väike neelduvus, nimetatakse mõnikord osalevateks kandjateks või poolläbipaistvateks materjalideks. Selliste materjalide näited on suits, piim, nahk, nefriit ja marmor.

Poolläbipaistva materjali läbimisel võib valgus neelduda või hajuda. Valguse neeldumisel väheneb selle intensiivsus, kuna see muundub muuks energiavormiks, näiteks soojuseks. Värvimuutused sõltuvad lainepikkusest, kuid kiire suund ei muutu.

Kui hajumist ei toimu ja neeldumine on madal, võivad kiired pinna otse läbida, mis kehtib ka klaasi puhul. Kujutlege puhta veega basseinis ujumist. Kui silmad avate, näete läbi selge vee. Kui aga samas basseinis oleks vesi üsna määrdunud, hajutaksid mustuseosakesed valguse, vähendades vee selgust ja seda, kui kaugele on võimalik näha.

Mida kaugemale valgus sellises materjalis liigub, seda rohkem see neeldub ja/või hajub. Sellepärast mängib eseme paksus valguse neeldumisel või hajumisel põhirolli.

Fresneli efekt, mida täheldas prantsuse füüsik Augustin-Jean Fresnel ja tsiteeris graafikaprofessor Wenzel Jakob, väidab, et pinnalt peegelduva valguse hulk sõltub vaatenurgast, millelt seda tajutakse.

Kujutlege taaskord vett täis basseini. Kui vaatate otse alla, pinnaga risti, näete otse põhja. Pinna sellisel viisil vaatamine toimuks null kraadi juures või normaali langemisega, mille puhul normaal tähistab pinna normaali. Kui vaatate veekogu väga väikse nurga alt pinnaga paralleelsemalt, näete, et peegeldused veepinnal muutuvad intensiivsemaks ja te ei pruugi pinna alla üldse näha.

Sedamööda, kuidas jätkate tekstuuridega töötamist, soovite laiendada ka oma teadmisi nende 3D-valgustuse põhikontseptsioonide kohta. Need süvendavad teie arusaama PBRi toimimisest tehnilisest küljest ja aitavad teil seda ka kunstilisest vaatenurgast hinnata. „See teeb teie jaoks ära suure töö,“ lisab McDermott, kes kasutab sageli PBR-metoodikat. „Saan veeta rohkem aega loometööga ja teha asju, mis näevad lahedad välja.“

PBRi kohta lisateabe saamiseks vaadake PBRi juhist, mille on kirjutanud Wes McDermott ja avaldanud Allegorithmic.