Відповіді:
Це набагато більша тема, ніж можна висвітлити у відповіді, але коротко:
Затінення на фізичній основі означає залишення позаду феноменологічних моделей, як модель затінення Фонга, які просто побудовані для того, щоб "добре виглядати" суб'єктивно, не будуючись фізикою по-справжньому, і переходити до моделей освітлення та затінення, що випливають із законів фізики та / або від фактичних вимірювань реального світу і суворо підкоряються фізичним обмеженням, таким як енергозбереження.
Наприклад, у багатьох старих системах візуалізації моделі затінення включали окремі елементи керування для блискучих виділень від точкових вогнів та відображення навколишнього середовища за допомогою кубічної карти. Ви можете створити шейдер із дзеркальним і відображенням, встановленим на диво різних значеннях, навіть якщо це обидва випадки одного фізичного процесу. Крім того, ви можете встановити окуляр на будь-яку довільну яскравість, навіть якщо це призведе до того, що поверхня відображатиме більше енергії, ніж реально отримана.
У системі, заснованій на фізичній основі, і точковий світловий окуляр, і відбиття навколишнього середовища контролюватимуться одним і тим же параметром, і система буде створена для автоматичного регулювання яскравості як дзеркальних, так і дифузних компонентів для підтримки загального енергозбереження. Крім того, ви хочете встановити яскравість дзеркала на реалістичне значення для матеріалу, який ви намагаєтеся імітувати, на основі вимірювань.
Фізичне освітлення або затінення включає фізично засновані BRDF, які, як правило, базуються на теорії мікрофайлів , і фізично правильний світловий транспорт, який базується на рівнянні візуалізації (хоча сильно наближеному у випадку з іграми в реальному часі).
Він також включає необхідні зміни в художньому процесі для використання цих функцій. Перехід на фізично засновану систему може викликати певні розлади у художників. Перш за все, для цього потрібне повне HDR освітлення з реалістичним рівнем яскравості для джерел світла, неба тощо. Це може зайняти деяке звикання для художників з освітлення. Він також вимагає, щоб художники текстур / матеріалів робили деякі речі по-різному (особливо для окулярів), і вони можуть бути розчаровані очевидною втратою контролю (наприклад, замикаючи спіральну яскравість і відображення навколишнього середовища, як згадувалося вище; художники будуть скаржитися на це). Їм знадобиться певний час та вказівки для адаптації до фізично заснованої системи.
З іншого боку, щойно художники адаптувались та завоювали довіру до фізично заснованої системи, вони зазвичай подобаються їй краще, оскільки в цілому менше параметрів (менше роботи для їх налаштування). Також матеріали, створені в одному освітлювальному середовищі, як правило, добре виглядають і в інших освітлювальних середовищах. Це на відміну від більшої кількості спеціальних моделей, де набір параметрів матеріалу може виглядати добре вдень, але він виходить смішно сяючим вночі, або щось подібне.
Ось декілька ресурсів для розгляду освітлення в іграх на фізичній основі:
І звичайно, я був би звільнений, якби я не згадав « Фізико-рендерінг» від Pharr та Humphreys, дивовижне посилання на цю тему, і воно варте вашого часу, хоча воно зосереджується на автономному режимі, а не на рендерингу.
"Фізично правильний" означає, що результат виглядає так, як виглядатиме насправді, припускаючи, що реальність буде формою та текстурою однаковою. Це означає, наприклад, що всі поверхні відбивають світло, в основному дифузне, тому більшість світла є непрямим. Також світло може подорожувати через матеріали.
І так, одна конкретна частина фізично реалістичної блискавки включає правильне моделювання світла, відбитого від поверхні. Фонг є розумним наближенням, але добре працює лише для точкових джерел світла - так що не для непрямих джерел світла, яких у вас буде багато у фізично реалістичній сцені.
Майте на увазі, що "фізично правильний" все ще є сферою дослідження - не лише як моделювати його в комп'ютері, а й реальністю. Лише кілька років тому вчені виявили, що деякі відбиваючі кристали відображають вдвічі більше світла до джерела порівняно з іншими напрямками.