Vse, kar morate vedeti o fizičnem upodabljanju.

Za umetnike, ki se ukvarjajo s teksturami, je pomembno razumeti interakcijo svetlobnih žarkov s površinskimi materiali, saj njihovo delo zahteva ustvarjanje tekstur, ki opisujejo površino. Ustvarjene teksture in materiali so v navideznih svetovih v interakciji s svetlobo. Če bolje razumete vedenje svetlobe, bodo vaše teksture videti bolje. 

Fizično upodabljanje (PBR), ki mu včasih rečemo tudi fizično senčenje (PBS), je način senčenja in upodabljanja, ki zagotavlja natančnejšo predstavitev načina interakcije svetlobe z značilnostmi materialov. O PBS običajno govorimo v kontekstu konceptov senčenja, medtem ko se PBR nanaša na upodabljanje in osvetlitev, odvisno od tega, o katerem vidiku poteka 3D-modeliranja je govora. Oba izraza opisujeta postopek predstavljanja sredstev iz fizično natančnega stališča.

Če delate s sistemom upodabljanja v realnem času na področju računalniške grafike ali 3D-filmske produkcije, boste izboljšali svoj potek dela z načinom fizičnega upodabljanja.

• Realističen videz sredstev. S PBR vam ne bo treba več slepo ugibati pri ustvarjanju lastnosti površin, kot je na primer transparentnost, saj metodologija in algoritmi PBS temeljijo na fizično natančnih formulah in spominjajo na resnične materiale.
• Kohezivna okolja. Ne glede na uporabljene sisteme osvetlitve bodo druga sredstva vedno delovala v okolju PBR.
• Trajnosten potek dela. PBR je širše sprejet potek dela za ustvarjanje doslednih umetniških izdelkov tudi med različnimi umetniki. "S tem skrajšamo čas produkcije," pove Wes McDermott, kreativni producent pri Adobeju, tako, da "se lahko bolj posvetite ustvarjalnosti tega, kar počnete, in ne znanosti tega, kar počnete." 

Med potekom dela v PBR mora umetnik upoštevati osnovno odbojnost ali minimalno količino odbitih barve in svetlobe.

"Odbojnost" se nanaša na svetlobo, ki so odbija od površine. Svetlobni žarek se odbije od površine in potuje v drugo smer. Ravna skladno z odbojnim zakonom, po katerem je na popolnoma ploščati površini odbojni kot enak vpadnemu.

Površine večinoma niso popolnoma ravne in smer odboja bo odvisna od neravnin na površini. To spremeni smer svetlobe, medtem ko intenzivnost svetlobe ostane enaka.

Bolj hrapave površine bodo imele večje osvetljene dele in bodo videti temnejše. Bolj gladke površine bodo imele bolj strnjene točke odboja in bodo videti svetlejše ali intenzivnejše iz ustreznega zornega kota.

Izrazi razpršenost, razpršena svetloba ali podpovršinska razpršitev opisujejo učinek svetlobe, ki je absorbirana ali razpršena v notranjosti. Ko se svetloba razprši, se smer žarka naključno spremeni, odklon pa je odvisen od površinske hrapavosti materiala, saj hrapave površine razpršijo svetlobo. Razpršitev naključno spremeni smer svetlobe, ne spremeni pa intenzivnosti svetlobe. Občasno se lahko razpršena svetloba znova pojavi na površini in je znova vidna.

Materialom, ki dobro razpršijo in slabo absorbirajo svetlobo, včasih rečemo participativni mediji ali prosojni materiali. Primeri teh materialov so dim, mleko, koža, žad in marmor.

Ko svetloba potuje skozi prosojni material, se lahko absorbira ali razprši. Ko se svetloba absorbira, se njena intenzivnost zmanjša, saj se pretvori v drugačno energijo, na primer toploto. Te spremembe barve so odvisne od valovne dolžine, smer žarka pa se ne spremeni.

Če se svetloba na razprši in se večinoma ne absorbira, lahko žarki potujejo neposredno skozi površino, kot na primer pri steklu. Predstavljajte si, da plavate v čistem bazenu. Lahko odprete oči in vidite skozi čisto vodo. Če bi bil ta isti bazen razmeroma umazan, bi delci umazanije razpršili svetlobo, zmanjšali jasnost vode, vi pa ne bi več videli enako daleč.

Dlje ko svetloba potuje skozi takšno snov, bolj se absorbira in/ali razprši. Zato ima debelina predmeta ključno vlogo pri količini absorbirane ali razpršene svetlobe.

Fresnelov učinek je opisal francoski fizik Augustin-Jean Fresnel, ki je citiral profesorja grafike Wenzela Jakoba. Ta trdi, da je količina od površine odbite svetlobe odvisna od zornega kota, pod katerim odboj opazujete.

Znova si predstavljajte bazen z vodo. Če pogledate naravnost navzdol, pravokotno na gladino, lahko vidite dno. Takšen pogled na gladino bi bil pri nič stopinjah ali normalnem vpadu. Če bi bazen pogledali bolj vzporedno z gladino vode, bi na vodni gladini videli intenzivnejši odboj in morda sploh ne bi videli, kaj je pod gladino.

Pri nadaljnjem delu s teksturami boste želeli razširiti svoje znanje ključnih konceptov 3D-osvetlitve. Z njimi boste poglobili svoje razumevanje načina delovanja PBR iz tehničnega vidika, zaradi česar ga boste cenili tudi iz umetniškega vidika. "Namesto vas opravi zahtevno delo," doda McDermott, ki se pogosto poslužuje metodologije PBR. "Tako lahko porabim več časa za ustvarjalnost in za to, da so stvari videti kul."

Za več informacij o PBR glejte Vodnik po PBR, ki ga je napisal Wes McDermott, izdala pa ga je založba Allegorithmic.