Semua yang perlu Anda tahu tentang render berbasis fisik.

Untuk seniman tekstur, memahami betapa pentingnya sinar cahaya berinteraksi dengan permukaan sangat penting karena tugas mereka adalah menciptakan tekstur yang menggambarkan permukaan. Tekstur dan material yang Anda ciptakan berinteraksi dengan cahaya di dunia virtual. Makin Anda paham bagaimana perilaku cahaya, makin bagus tampilan tekstur Anda. 

Render berbasis fisik (PBR), terkadang dikenal sebagai pembayangan berbasis fisik (PBS), adalah metode pembayangan dan render yang menyajikan representasi yang lebih akurat tentang bagaimana cahaya berinteraksi dengan properti material. Bergantung pada aspek alur kerja pemodelan 3D mana yang sedang dibahas, PBS biasanya spesifik pada konsep pembayangan sementara PBR mengacu pada render dan pencahayaan. Kedua istilah tersebut menjelaskan proses merepresentasikan aset dari sudut pandang yang akurat secara fisik.

Baik Anda bekerja dengan sistem render real-time di komputer grafis maupun produksi film 3D, memanfaatkan metode render berbasis fisik pada pembayangan akan meningkatkan alur kerja Anda.

• Aset yang tampak realistik. PBR menghilangkan dugaan dari pembuatan atribut permukaan seperti transparansi karena metodologi dan algoritmenya didasarkan pada formula yang akurat secara fisik dan menyerupai materi dunia nyata.
• Lingkungan yang kohesif. Apa pun sistem pencahayaan yang digunakan, aset lain akan selalu berfungsi di lingkungan PBR.
• Alur kerja berkesinambungan. PBR adalah alur kerja yang banyak digunakan untuk membuat karya seni yang konsisten, bahkan oleh berbagai seniman. “Waktu produksi bisa dipangkas,” kata Wes McDermott, produser kreatif di Adobe, jadi “Anda bisa berfokus lebih pada kreasi yang sedang dikerjakan dibanding ilmu yang sedang Anda lakukan.” 

Ketika bekerja di alur kerja PBR, seorang seniman harus selalu mengingat pemantulan dasar, atau jumlah warna dan cahaya minimum.

“Pantulan teratur” mengacu pada cahaya yang telah dipantulkan oleh permukaan. Sinar cahaya dipantulkan dari permukaan dan beralih ke arah lain. Ini mengikuti hukum pantulan, yang menyatakan bahwa pada permukaan yang sangat rata, sudut pantulan sama dengan sudut asal cahaya.

Meskipun demikian, kebanyakan permukaan tidak teratur, dan arah pantulan dapat beragam berdasarkan kekasaran permukaan. Hal ini mengubah arah cahaya, tetapi intensitas cahaya tetap sama.

Permukaan yang lebih kasar akan memiliki sorot yang lebih besar dan tampak lebih redup. Permukaan yang lebih halus akan menjaga pantulan teratur lebih terarah, dan pantulannya tampak lebih terang atau lebih intens saat dilihat dari sudut yang tepat.

Istilah difusi, sebarancahaya, atau hamburan bawah permukaan semuanya menjelaskan efek cahaya yang telah diserap atau dihamburkan secara internal. Saat cahaya dihamburkan, arah sinar berubah secara acak, dan jumlah simpangannya bergantung pada kekasaran permukaan material, seperti permukaan kasar yang menghamburkan cahaya. Hamburan mengacak arah cahaya tetapi tetap menjaga intensitasnya. Terkadang, cahaya yang dihamburkan dapat muncul kembali di permukaan, membuatnya terlihat sekali lagi.

Material yang memiliki hamburan tinggi dan penyerapan rendah terkadang disebut sebagai media partisipan atau material tembus cahaya. Contoh material ini adalah asap, susu, kulit, giok, dan kelereng.

Saat melewati material tembus cahaya, cahaya dapat diserap maupun dihamburkan. Ketika cahaya diserap, intensitasnya akan berkurang karena berubah menjadi bentuk energi lain, seperti panas. Perubahan warna ini bergantung pada panjang gelombang, tetapi arah sinar tidak akan berubah.

Jika tidak ada hamburan atau penyerapan rendah, sinar langsung melewati permukaan, seperti pada kaca. Bayangkan berenang di kolam yang bersih. Anda bisa membuka mata dan melihat melalui air yang jernih. Namun, jika kolam yang sama agak kotor, partikel kotoran akan menghamburkan cahaya, mengurangi kejernihan air dan kemampuan kita untuk melihat.

Makin jauh cahaya melewati material tersebut, makin banyak cahaya yang diserap dan/atau dihamburkan.
Itulah mengapa ketebalan objek memainkan peran penting dalam seberapa banyak cahaya yang diserap atau dihamburkan.

Efek Fresnel, seperti yang diamati oleh ahli fisika Prancis Augustin-Jean Fresnel dan dikutip oleh profesor grafis Wenzel Jakob, menyatakan bahwa jumlah cahaya yang dipantulkan dari permukaan bergantung pada sudut pandang cahaya itu dilihat.

Sekali lagi, bayangkan sebuah kolam air. Jika Anda melihat lurus ke bawah, tegak lurus dengan permukaan, Anda akan langsung melihat dasarnya. Melihat permukaan dengan cara ini akan menjadi nol derajat atau sudut tuju normal, dengan normal menjadi normal permukaan. Jika Anda melihat kolam air dengan sudut tuju miring, lebih paralel dengan permukaan, Anda akan melihat pantulan teratur pada permukaan air menjadi lebih intens, dan Anda mungkin tidak bisa melihat ke bawah permukaan sama sekali.

Ketika terus bekerja dengan tekstur, Anda pasti ingin memperluas pengetahuan Anda tentang konsep pencahayaan 3D utama ini. Konsep tersebut akan memperdalam pemahaman Anda tentang bagaimana PBR bekerja dari sudut pandang teknis dan membantu Anda menghargainya juga dari sudut pandang seni. “Ini adalah pekerjaan yang berat untuk Anda”, imbuh McDermott, yang sering beralih ke metodologi PBR. “Saya bisa menghabiskan lebih banyak waktu untuk berkreasi dan membuat hal-hal yang terlihat keren.”

Untuk informasi lebih lanjut mengenai PBR, lihat The PBR Guide yang ditulis oleh Wes McDermott dan diterbitkan oleh Allegorithmic.