Fiziksel tabanlı işleme hakkında bilmeniz gereken her şey.

Doku sanatçılarının bir yüzeyi tanımlayan dokular oluşturması gerektiğinden ışınların yüzey maddeleriyle nasıl etkileşime girdiğini anlamaları önemlidir. Oluşturduğunuz dokular ve malzemeler sanal dünyalarda ışıkla etkileşime girer. Işığın nasıl hareket ettiğini ne kadar iyi anlarsanız dokularınız da o kadar iyi görünür. 

Fiziksel tabanlı gölgeleme (PBS) olarak da bilinen fiziksel tabanlı işleme (PBR), ışığın malzeme özellikleriyle nasıl etkileşim kurduğunu daha doğru bir şekilde gösteren gölgeleme ve işleme yöntemidir. 3D modelleme iş akışının hangi yönünün ele alındığına bağlı olarak değişse de PBS genellikle gölgeleme kavramlarına yöneliktir; PBR ise görüntü işleme ve ışıklandırmada kullanılır. Her iki terim de varlıkları fiziksel olarak doğru şekilde temsil etme sürecini tanımlar.

Bilgisayar grafikleri oluşturmada veya 3D film prodüksiyonunda gerçek zamanlı bir işleme sistemiyle çalışırken, fiziksel tabanlı bir gölgeleme oluşturma yöntemi kullanmak iş akışınızı geliştirecektir. 

• Gerçekçi görünümlü varlıklar. PBR yöntemleri ve algoritmaları fiziksel olarak doğru formüllere dayandığından ve gerçek dünyadaki malzemelere benzediğinden PBR kullanırken saydamlık gibi yüzey özelliklerini şansa bırakmazsınız.
• Uyumlu ortamlar. Kullanılan aydınlatma sistemleri ne olursa olsun, diğer varlıklar her zaman bir PBR ortamında çalışır.
• Sürdürülebilir iş akışı. PBR, farklı sanatçılar arasında bile tutarlı çalışmalar oluşturmak için yaygın olarak benimsenen bir iş akışıdır. Adobe'de yaratıcı yapımcı olan Wes McDermott, "PBR, üretim süresini kısaltıyor." diyor ve ekliyor: "Böylece çalışmalarınızın bilimsel yönü yerine sanatsal tarafına odaklanabiliyorsunuz." 

Bir PBR iş akışında çalışırken, sanatçının temel yansıtıcılığa, yani yansıtılan minimum renk ve ışık miktarına dikkat etmesi gerekir.

"Aynasal yansıma" yüzeyden yansıyan ışığı ifade eder. Işınlar yüzeyden yansıtılır ve farklı bir yönde hareket eder. Burada yansıma yasası uygulanır. Bu yasaya göre, tamamen düz olan bir yüzeyde yansıma açısı, geliş açısına eşittir.

Ancak çoğu yüzey düzensizdir ve yansıtma yönü, yüzeyin pürüzlerine bağlı olarak değişir. Bu, ışık yönünü değiştirir ancak ışık yoğunluğu sabit kalır.

Daha pürüzlü yüzeylerde daha büyük olan ve daha loş görünen açık tonlar bulunur. Daha pürüzsüz yüzeyler, aynasal yansımaları odakta tutar ve uygun açıdan bakıldığında bunlar daha parlak veya daha yoğun görünür.

Difüzyon, dağınık ışık veya alt yüzey saçılımı  kavramlarının tümü, dahili olarak emilen veya saçılan ışığın etkisini tanımlar. Işık saçıldığında ışın yönü rastgele değişir ve pürüzlü yüzeyler ışığı saçtığından, sapma miktarı malzemenin yüzey pürüzlülüğüne bağlıdır. Saçılma, ışık yönünü rastgele değiştirir ancak yoğunluğunu etkilemez. Saçılan ışık bazen yüzeyde yeniden belirerek tekrar görünür hale gelir.

Hem yüksek saçılma hem de düşük emilime sahip malzemeler bazen katılımcı ortam veya yarı saydam malzemeler olarak adlandırılır. Bunlara örnek olarak duman, süt, cilt, yeşim ve mermer verilebilir.

Işık, yarı saydam malzemeden geçerken emilebilir veya saçılabilir. Işık emildiğinde, ışık yoğunluğu ısı gibi farklı bir enerji biçimine dönüşür ve azalır. Bu renk değişiklikleri dalga boyuna bağlıdır ancak ışının yönü değişmez.

Saçılma yoksa ve emilim düşükse ışınlar doğrudan yüzeyden geçebilir. Cam, bu duruma örnek olarak verilebilir. Temiz bir havuzda yüzdüğünüzü hayal edin. Gözlerinizi açabilir ve temiz suyun içinden etrafı görebilirsiniz. Ancak aynı havuz oldukça kirliyse kir parçacıkları ışığı saçarak suyun netliğini ve görebileceğiniz uzaklığı azaltır.

Bu tür malzemelerde ışık ne kadar çok hareket ederse o kadar çok emilir ve/veya saçılır. Bu nedenle nesne kalınlığı, ışığın ne kadar emildiği veya saçıldığı konusunda önemli bir rol oynar.

Fransız fizikçi Augustin-Jean Fresnel'in gözlemlediği ve grafik profesörü Wenzel Jakob'un alıntı yaptığı Fresnel Etkisi, bir yüzeyden yansıyan ışık miktarının algılanan görüntüleme açısına bağlı olduğunu belirtir.

Tekrar, suyla dolu bir havuzu hayal edin. Havuzun kenarından yüzeye dik bir şekilde aşağıya bakarsanız havuzun dibini görebilirsiniz. Yüzeye bu şekilde bakmanız, sıfır derece açı veya yüzey normali olarak adlandırılan normal geliş açısıyla baktığınız anlamına gelir. Havuza, yüzeye daha paralel olan kademeli bir geliş açısıyla bakarsanız su yüzeyindeki aynasal yansımalar daha yoğun görünebilir ve havuzun dibini hiç göremeyebilirsiniz.

Dokularla çalıştıkça, bu temel 3D aydınlatma konseptleri hakkındaki bilginizi artırmak isteyeceksiniz. Bu konseptler, PBR'nin teknik açıdan nasıl çalıştığını daha iyi anlamanızı sağlamanın yanı sıra bu tekniği sanatsal açıdan değerlendirmenize yardımcı olur. PBR yöntemine sık sık başvuran McDermott "Omuzlarımdan büyük bir yük alıyor." diye ekliyor. "Yaratıcılığa ve harika görünen grafikler oluşturmaya daha fazla zaman ayırabiliyorum."

PBR hakkında daha fazla bilgi için Wes McDermott tarafından yazılan ve Allegorithmic tarafından yayınlanan The PBR Guide (PBR Kılavuzu) kitabına göz atın.