Художникам, работающим с текстурами, важно понимать, как лучи света взаимодействуют с материалом поверхности, поскольку их задача заключается в создании текстур, которые эту поверхность описывают.
Физически корректный рендеринг (PBR), иногда называемый физически корректным затенением (PBS), — это метод затенения и рендеринга, который дает более точное представление, как свет взаимодействует с материалами в зависимости от их свойств. В зависимости от того, о каком аспекте процесса 3D-моделирования идет речь, термин PBS обычно относят к концепциям затенения, а PBR — к рендерингу и освещению. Оба термина описывают процесс физически корректного представления объектов.
В компьютерной графике и кинопроизводстве использование физически корректного затенения может улучшить процесс рендеринга в режиме реального времени.
Изображения, созданные в жанре фотореализма, выглядят как фотографии. Аналогичным образом назначение PBR состоит в том, чтобы обеспечить точное представление о взаимодействии света с объектами. Именно PBR может повлиять на впечатление от проекта.
Создавая сюжеты, похожие на реальные, вы помогаете зрителю полностью погрузиться в происходящее. «PBR создает реальное окружение, которое позволяет зрителю полностью сосредоточиться на сюжете», — говорит Макдермотт. Если зрители видят то, что выглядит как подделка, они теряют интерес.
При работе с PBR художник должен знать отражательную способность поверхности или минимальное значение цвета и отражаемого света.
«Зеркальное отражение» относится к свету, отраженному от поверхности. Луч света преломляется и перемещается в другом направлении. В соответствии с законом отражения, по которому на идеально плоской поверхности угол отражения равен углу падения.
Однако большинство поверхностей неровные, и направление отражения луча будет зависеть от их шероховатости. При этом интенсивность света остается постоянной.
Более шероховатая поверхность отличается более крупными и тусклыми светлыми областями. Более гладкие поверхности сохраняют зеркальное отражение, а также выглядят ярче или интенсивнее при просмотре под нужным углом.
Термины диффузия, диффузный свет и подповерхностное рассеяние описывают эффект поглощения света или внутреннего рассеяния света. При рассеянии света направление луча изменяется случайным образом, а величина отклонения зависит от шероховатости поверхности материала, поскольку неровные поверхности рассеивают свет. Рассеяние изменяет направление света, но не его интенсивность. Иногда рассеянный свет может снова появиться на поверхности и снова стать видимым.
Материалы с высоким рассеянием и низким поглощением иногда называют участвующими средами или прозрачными материалами. Примеры таких материалов: дым, молоко, кожа, нефрит и мрамор.
При прохождении сквозь прозрачный материал свет может поглощаться или рассеиваться. При поглощении интенсивность света уменьшается, он преобразуется в другую форму энергии, например в тепло. Эти изменения цвета зависят от длины волны, но направление луча не изменяется.
Если рассеяния нет, а поглощение невелико, лучи могут проходить прямо сквозь поверхность — как через стекло. Представьте себе, что плывете в бассейне с прозрачной водой. Можно открыть глаза под водой и увидеть, что происходит вокруг. Но если вода в бассейне грязная, то частицы грязи будут рассеивать свет, ухудшая прозрачность воды и снижая видимость.
Чем дальше свет проходит в таком материале, тем больше он поглощается и/или рассеивается. Поэтому толщина объекта играет ключевую роль в том, насколько велико поглощение или рассеяние света.
Согласно наблюдениям французского физика Огюстена Жана Френеля, которого цитирует профессор в области графики Венцель Якоб, чем меньше угол между линией вашего взгляда и поверхностью, тем более интенсивным будет выглядеть отражение света от этой поверхности, и наоборот.
Снова представьте себе бассейн с водой. Если вы будете смотреть в воду перпендикулярно, то увидите дно. Это будет просмотр под нулевым углом или при нормальном падении света, нормалью будет перпендикуляр к поверхности воды. Если же вы будете смотреть на поверхность под острым углом, скорее, параллельно ей, вы заметите, что зеркальные отражения на поверхности воды стали интенсивнее, и, возможно, вы вообще ничего не увидите в воде.
Работая с текстурами, вы постепенно расширите свои знания о ключевых концепциях освещения в 3D. Вы лучше поймете PBR с технической и художественной точек зрения. «Этот метод упростил для нас решение множества сложных задач, — добавляет Макдермотт, который часто использует PBR в своей работе. — Теперь я могу больше времени посвятить творчеству и созданию классных проектов».
Для получения дополнительной информации о PBR ознакомьтесь с руководством по PBR, написанным Макдермоттом и опубликованным компанией Allegorithmic.
Based on your location, we think you may prefer the United States website, where you'll get regional content, offerings, and pricing.
