Все, что нужно знать о физически корректном рендеринге.

Диффузия, полупрозрачность и прозрачность.

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.

Эффект Френеля.

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.