Redarea bazată fizic ( PBR ) este o metodă de grafică pe computer care vă permite să afișați obiecte mai fiabil prin simularea fluxului de lumină în lumea reală .
Multe dintre canalele de grafică PBR sunt orientate spre emularea îndeaproape a fotorealismului . Aproximațiile matematice plauzibile și rapide ale funcției de distribuție a reflexiei bidirecționale ( BRDF ) și ecuațiile de vizualizare sunt esențiale în această problemă. Fotogrammetria poate fi utilizată pentru a identifica și determina proprietățile optice fiabile ale materialelor. Shaderele pot fi folosite pentru a implementa principiile PBR.
Începând cu anii 1980, un număr de cercetători în domeniul imagisticii au lucrat la teoria fundamentală a imaginii, inclusiv acuratețea fizică. O mare parte din această muncă a fost realizată la Laboratorul de programare grafică pe computer de la Universitatea Cornell ; un articol din 1997 descrie munca depusă în acest domeniu până în acel moment [1] .
Expresia „Rădare pe bază fizică” a fost răspândită pe scară largă de către Matt Pharr , Greg Humphreys și Pat Hanrahan în cartea lor din 2004 cu același nume, lucrarea fundamentală în grafica modernă pe computer care a adus-o la Premiului Academiei pentru Realizări tehnice în special. Efecte [2] .
PBR este, potrivit lui Joe Wilson , „mai mult o idee decât un set strict de reguli” [3] – dar ideea conține câteva note caracteristice. Una este că, spre deosebire de multe modele anterioare care au încercat să separe suprafețele în reflectorizante și nereflectorizante, PBR recunoaște că în lumea reală, așa cum spune John Hable , „totul strălucește” [4 ] . Chiar și suprafețele plane sau mate din lumea reală, cum ar fi betonul, pot reflecta o cantitate mică de lumină, dar multe metale și lichide reflectă cea mai mare parte a acesteia. Un alt detaliu pe care modelele PBR încearcă să îl implementeze este integrarea fotogrammetriei - măsurători din fotografii ale materialelor din viața reală pentru a studia și reproduce intervalele fizice reale de valori pentru a simula fidel albedo , strălucirea , specularitatea și alte proprietăți fizice. În cele din urmă, PBR pune foarte mult accent pe microsuprafețe și folosește adesea texturi de asistență și modele matematice pentru a calcula cele mai fine evidențieri speculare și adâncituri create de netezime sau rugozitate, în plus față de hărțile speculare sau speculare tradiționale.
Subiectele PBR care se ocupă de suprafețe se bazează adesea pe o versiune simplificată a funcției de distribuție a reflexiei bidirecționale (BRDF), care reproduce proprietățile optice ale unui material bine folosind doar câțiva parametri vizuali și este, de asemenea, calculată rapid de un computer. Tehnicile obișnuite sunt aproximările și modelele simplificate care încearcă să adapteze eșantioanele, folosind curbe , la rezultate mai fiabile în comparație cu alte metode care consumă mai mult timp sau măsurători de laborator (cum ar fi utilizarea unui gonioreflectometru ).
După cum este descris de cercetătorul Jeff Russell de la Marmoset, o conductă de redare grafică bazată pe suprafață bazată pe fizică poate viza și următoarele domenii de cercetare [5] :
De asemenea, PBR este adesea extins la imagistica volumetrică în domenii de cercetare, cum ar fi:
Datorită performanței ridicate și a costului scăzut al echipamentelor moderne [6] , a devenit posibilă utilizarea PBR nu numai în scopuri industriale, ci și în scopuri de divertisment, oriunde sunt solicitate imagini fotorealiste, inclusiv jocuri și crearea video [7] . De când dispozitivele mobile pentru consumatori, cum ar fi smartphone-urile, pot reda conținut de realitate virtuală în timp real , PBR a creat o piață pentru software-ul ușor de utilizat și gratuit, care detectează și afișează conținut în timp real, unde sunt posibile compromisuri privind fidelitatea vizuală [8 ] :
O aplicație tipică conține o interfață grafică intuitivă care permite artiștilor să definească și să stratifice materiale cu proprietăți arbitrare și să le atribuie unui anumit obiect 2D sau 3D pentru a reproduce aspectul și senzația oricărui material artificial sau natural. Mediul poate fi descris prin shadere sau texturi procedurale, la fel ca geometria procedurală sau rețele sau nori de puncte [9] . Ori de câte ori este posibil, toate modificările sunt afișate în timp real și astfel asigură o acțiune promptă. Aplicațiile sofisticate permit utilizatorilor calificați să își scrie propriile shadere într- un limbaj shader .