Our website uses cookies

Физически обоснованный рендеринг (PBR)

 

Уровень игр нового поколения

3D-Coat полноценно поддерживает новый стандарт в индустрии, доступный в игровых движках нового поколения - физически обоснованный рендеринг!

Возможность наносить на модель сложные реалистичные материалы одним штрихом кисти дает по истине невероятные ощущения!

В этом разделе мы хотели бы рассказать, что же преставляет из себя физически обоснованный рендеринг...

Что такое физически обоснованный рендеринг?

Это рендеринг, где некоторые физические свойства объектов принимаются в расчет. При таком подходе материалы имеют внешний вид такой же как в реальном мире.

Как мы видим вещи вокруг нас?

    Мы можем видеть окружающие нас предметы благодаря тому, что лучи света попадают к нам в глаз, отражаясь от поверхности объектов. Часть лучей рассеивается, создавая так называемый эффект диффузии (Diffuse), в то время как другая часть отражается от поверхности под противоположным углом по отношению к поверхности, создавая эффект отражения или так называемый спекуляр (Specular).

 

    Металлы и не-металлы (Insulators) отражают и рассеивают свет по-разному. Альбедо, сохранение энергии, эффект френеля и сложная структура рельефа оказывают свое влияние на внешний вид поверхности.

В чем разница между металлами и диэлектриками?

Диэлектрики - это материалы, у которых выраженное рассеивание диффузии и слабо выраженный спекуляр (пластик, ткань, дерево, бетон, краска и т.д.). Благодаря рассеиванию диффузии мы видим, что красный пластик является красным. А благодаря отражению, мы видим блики на поверхности. 

Металлы (сталь, железо, золото, медь, серебро и т.д.) являются материалами без рассеивания диффузии (диффузия всегда черная), однако с четко выраженным отражением цвета. У меди черная диффузия и сильное отражение красного цвета. У золота - черная диффузия и яркое желтое отражение. У серебра - черная диффузия и яркое белое отражение.

 

Что такое альбедо?

 

    Это количество энергии отражаемого и рассеянного света. Грубо говоря, цвет поверхности материала, который мы видим, будь то диэлектрик или же металл. У диэлектриков альбедо и цвет диффузии совпадают, в то время как у металлов - нет. У всех металлов черная диффузия, но мы не видим их черными благодаря отражению. Например, мы видим золото желтым, а не черным, как его диффузия. По этой причине, художники предпочитают использовать альбедо. 

 

Что такое сохранение энергии?

 

    Простыми словами, чем выше интенсивность отражения, тем ниже интенсивность рассеивания диффузии. Поскольку сумма диффузии и интенсивности рассеивания отражения не может превышать интенсивности пучка света, упавшего на поверхность.

 

Что такое эффект Френеля?

 

    Самый легкий способ описать это - чем меньше угол падения света на поверхность, тем сильнее будет отражение. Все материалы в природе обладают данным эффектом. Интересно, что при 0 градусов все материалы отражают 100 процентов света, однако появление отражения страдает из-за сложной структуры поверхности.

Как структура поверхности материала влияет на отражение?

Это может быть практически любая поверхность, состоящая из микро-рельефа, мелких пор, углублений или царапин, которые видны только под микроскопом. Это создает эффект грубой поверхности, когда отражение выглядит замыленным. Если поверхность идеально гладкая, без микро-рельефа, тогда отражение будет предельно четким.

 

Так что же делать художнику со всей этой физикой?

 

    Текстурирование теперь стало значительно проще! Принцип сохранения энергии и эффект Френеля работают без какого-либо вмешательства, художнику нужны лишь 3 текстуры:

Альбедо ― цветная текстура цвета поверхности.

Металличность ― черно-белая текстура, где черные пиксели определяют поверхность диэлектрика, а белые - металл.

Шероховатость ― черно-белая текстура, чем светлее пиксель, тем более замыленным будет отражение.