Диффуз и спекуляр рефлекшн
Термины, означающие рассеянное и прямое отражения, как основные взаимодействия света с поверхностью. Когда луч света попадает в поверхность, одна его часть будет рассеяна, другая отражена. На гладких или полированных поверхностях такое поведение света приведет к зеркальности, на таких поверхностях над диффузом превалирует спекуляр рефлекшн. Тот свет, что не отразился, может проникнуть под поверхность на некоторую глубину и отразиться обратно уже от вещества, при этом, он обретает цвет этого материала, это явление носит название рассеяния света, диффуза, а также SSS (подповерхностное рассеивание, сабсюрфейс скаттеринг), в ПБР это один и тот же эффект. Способность различных материалов отражать рассеянный свет называется "альбедо" или попросту цветом этого материала: если объект поглощает красные и зеленые лучи, но отражает больше синих, то и сам объект будет синим, черные объекты почти все поглощают, белые почти все рассеивают. Чем сильнее диффузное отражение преобладает над спекуляром, тем более матовой кажется поверхность, этим диффуз отличается от спекуляра. Шейдер, использующий диффуз, нуждается всего в одном параметре - альбедо. Когда пишут "цвет диффуза", то подразумевают альбедо, эти понятия синонимичны.

Энерджи консервейшн
Теперь мы можем заключить, что рефлекшн и диффуз взаимоисключают друг друга, поскольку, для того, чтобы рассеяться, свету необходимо попасть под поверхность, что означает, что свет не был зеркально отражен. В понятиях шейдинга это известно как энерджи консервейшн, что отраженный свет не может быть ярче падающего. На практике это легко достигается тем, что мы вычитаем отраженный свет из падающего прежде, чем рассчитать диффуз, а значит, зеркальные объекты практически не будут иметь видимого диффузного цвета, верно и обратное: матовый объект с сильным рассеянием не будет особенно глянцевым. Сохранение энергии такого рода является важным аспектом физически-корректного шейдинга, позволяя художнику работать с параметрами отражения и альбедо материала без нарушений физических законов. Не смотря на то, что нам вовсе не обязательно придерживаться строгих правил для создания красивого арта, физическая корректность выполняет серьезную, "сдерживающую" задачу, делая освещение естественным.

Френель
Именем Френеля называют эффект изменения силы оражения, зависящего от угла зрения к поверхности, чем острее угол, тем больше отраженного света мы увидим. ПБР популяризовал несколько важных поправок к Френелю. Во-первых, все материалы становятся абсолютно зеркальными, без тинта, для наблюдателя, если смотреть на поверхность под достаточно остроым углом, это может показаться нелогичным, но того требует физика. Во-вторых, кривая изменения отражаемости у материалов варьируется не так сильно, наибольшим расхождением обладают металлы, но и они могут быть проанализированы. Все это значит, что из соображений реализма, параметр Френеля не должен слишком зависеть от настроения художника, по крайней мере, на известно, от каких значений нужно отталкиваться.

Это хорошо, поскольку упрощает задачу настройки материалов, оставляя "заботы" о Френеле шейдеру, которому только нужно знать другие параметры, такие как глосси (об этом позже) и спекуляр рефлекшн. ПБР-подход требует от художника задать базовую отражаемость, что обеспечивает минимальное количество и цвет спекуляр рефлекшна. На рендере эффект Френеля добавит рефлективити поверх заданного артистом значения, достигнув требуемых ста процентов на касательных углах. Важно заметить, что эффект Френеля резко снижается, если поверхность оказывается менее гладкой.

Микрорельеф
Отражение и диффуз зависят от нормали поверхности объекта, определяемой геометрией модели, также можно использовать карту нормалей для задания дополнительного уровня рельефа. Тем не менее, в реальном мире поверхности неидеальны и всегда имеют поры, трещины, налет, и другие микроскопические несовершенства, слишком мелкие, чтобы их можно было передать картой нормалей разумного размера, тем не менее, микрорельеф оказывает незначительное влияние на диффуз и сильное воздействие на отражающие свойства. На пикрелейтед можно увидеть свет, отражаемый в разные стороны шершавой поверхностью. Чем грубее поверхность, тем более размытыми становятся отражения на поверхности. Таким образом мы определим еще один параметр к уже известным нам диффузу и спекуляру, задающий рафнесс (roughness) поверхности, который даст нам возможность довольно точно создавать шейдеры, создающие эффект микрорельефа, размывающего спекуляр рефлекшн. Такой параметр часто именуют как глосси рефлекшн или тот же рафнесс. Глосси рефлекшн очень важен для любого шейдера, имитирующего реальные материалы, которые не имеют идеальных поверхностей. Не смотря на то, что концепция глосси рефлекшн давно известна, также как и Френель, в ПБР ей отводится особая роль.

Снова энерджи консервейшн
Необходимо учитывать новый параметр глосси в определении правильного количества отраженного света. Грубые поверхности на рендере должны иметь тусклые, размытые и крупные блики, гладкие напротив, острые и яркие. Таким образом количество отражаемого света останется прежним. Затухание и размытие бликов - один из важных элементов ПБР.

Слава микрорельефу!
Теперь понятно, что микрорельеф напрямую влияет на яркость отраженного света. Артист может поставить текстуру для глосси с разнообразными царапинами, пылью, чистыми или даже полированными местами, и ПБР не только размоет отражения где нужно, но и повлияет на интенсивность отраженного света, что убирает необходимость делать это по-старинке, рисуя текстуру на спекуляр интенсити. Анализ реальных материалов покажет, как следует из абзаца про проводники, что значения их отражаемости не так сильно разнятся, хорошей иллюстрацией послужит пикрелейтед с лужей в грязи. Обе поверхности имеют сходный спекуляр рефлекшн, но грязь имеет очень шероховатую поверхность в отличие от лужи, отчего в плане отражений они выглядят совершенно по-разному. Художник, создающий такую сцену в ПБР будет управлять внешним видом, меняя глосси, а не спекуляр. Поверхности с грубым микрорельефом влияют на эффект Френеля, размывая то самое зеркало, проявляющееся на касательных взгляду поверхностях. Кроме того, крупные и глубокие изъяны микрорельефа могут многократно переотражать свет внутри себя, снижая его интенсивность. Во разных системах рендера такие эффекты достигаются разными путями, но суть одна - шероховатые поверхности ведут к потере яркости.

>"Этот туториал затронет основы создания контента, опишет некоторые мысли о стандартах ПБР, не вдаваясь в технические детали, а также развенчает несколько распространенных мифов."

Вольный перевод статьи "Physically Based Rendering, And You Can Too!". Автор - Джо "EarthQuake" Уилсон, помощь в написании - Джефф Рассел, Тедди Бергсман, Райан Хоукинс, Войцех Климас, Йери Вромман, переводчик - анонимное быдло.
Оригинал статьи: http://www.marmoset.co/toolbag/learn/pbr-practice

ПБР использует реалистичные модели освещения и известные параметры реальных материалов. В ПБР нет жестких стандартов, но принцип его работы одинаков везде - рендеринг материалов настолько реалистичный, насколько это возможно. Этот принцип также облегчает задачу обмена данными между проектами или различными реализациями ПБР. Помимо качества рендеринга, предсказуемость результата помогает артистам и артдиректорам создавать контент, вписывающийся в любое освещение.

Параметры и терминология ПБР
Художники, незнакомые с техниками ПБР часто ошибочно считают, что создание контента сильно отличается от предшествующих техник из-за отличающейся терминологии.

Энерджи консервейшн
Материал не может отражать света больше, чем получает. Более гладкие материалы отражают больше света, чем шершавые, а также имеют более четкие отражения.

Альбедо
Коэффициент рассеиваемого света, а проще - цвет материала, также известный как диффуз, отличием может послужить то, что на альбедо мап не запекают тени и отражения.

Микрорельеф задает гладкость поверхности материала. На пикрелейтед можно наблюдать внешнее проявление принципа энерджи консервейшн, зависящее от гладкости материала, где грубые поверхности демонстрируют крупные, но тусклые блики, в отличие от гладких и полированных предметов. В зависимости от используемого инструментария, карта микрорельефа может носить названия глосси мап или рафнесс мап, где черно-белая маска задает либо гладкость, либо наоборот, грубость поверхности.

Отражаемость
Оно же спекуляр рефлекшн, рефлективити. Коэффициент отражаемого поверхностью света. На лейблах шаров с пикрелейтед можно увидеть, какой узкий диапазон спекуляра у диэлектрических материалов, можно сделать вывод, что разнообразность поверхностей задается преимущественно через карты глосси, а не спекуляра. Цвет отражения на диэлектриках по обыкновению никак не окрашивается, в отличие от металлов, таким образом, для последних металнесс мап может использоваться вместо классического спекуляра.

При использовании металнесс мап, поверхности диэлектриков считаются черным имеют жестко заданный спекуляр и используют альбедо мап в качестве диффуза, металлические - белым, интенсивность и цвет спекуляра берется из карты альбедо, сам диффузный коэффициент на металлических участках считается нулевым. Оттенки серого в карте металнесс интерполируются между этими двумя крайностями. Карта металла не более физкорректна, чем стандартный спекуляр мап, но интуитивней, недостатком является потеря контроля над отражаемостью диэлектриков. Традиционный спекуляр мап дает больше свободы в управлении цветом и интенсивностью отражений, позволяя большую гибкость в настройке сложных материалов, в этом же и недостаток, так как от художника потребуется больше внимания к настройке поверхностей. Также металнесс мап состоит из одного цветового канала, а спекуляр мап цветная, что накладывает дополнительные вычислительные расходы в интерактивных приложениях, использующих принципы ПБР. При работе с металнесс мап стоит придерживаться того, что материалы либо металлические, либо нет, и использовать градации серого только для сглаживания переходов между этими двумя. Окрашенный металл считается диэлектриком, так как покрыт им.

Френель
В Тулбаге Эффект Френеля автоматически рассчитывается из глосси мапа и обычно его сила не должна искусственно ограничиваться, оставаясь на ста процентах, так как все материалы при достаточно остром угле зрения превращаются в зеркало.

Амбиент Окклюжн
Карты АО используются отдельно и не запекаются на диффуз, таким образом игровые шейдеры могут использовать их более интеллектуальным путем. Не следует умножать спекуляр мап на АО, дабы притушить отражение энвайронмента во всяких вогнутых местах, с этой задачей сегодня работают ПБР движки.

Кавити мап представляет собой карту мелких углублений на поверхностях предметов и обычно выглядит как белая текстура с черными точками и полосками в тех местах, где свет проникает глубоко и многократно переотражается, теряя силу - швы, дырки, глубокие царапины. Вместо кавити мап может использоваться рефлекшн окклюжен мап, где черное - это отражающиеся предметы (главным образом, части самого объекта), а белое - то, где отражается энвайронмент.

Нахождение параметров материалов
Основной задачей работы с материалами в ПБР является нахождение точных значений их параметров. Источники этих данных можно найти в сети, одним из них будет Megascans от компании Quixel.
Примечание: на момент перевода этот сервис не готов, SO SNOOLEY: http://www.polycount.com/forum/showpost.php?p=2012267&postcount=15

О создании текстур объектива
Основные материалы были созданы с помощью Marmoset Toolbag, используя данные и текстуры с сервиса Megascans, этот подход позволяет создавать результат в интерактивной среде.

Физические параметры только что созданных материалов, а также их текстуры собираются в Фотошопе в систему слоев, использующую маски. Аналогичную работу можно сделать в Quixel dDo, Foudry Mari и Allegorithmic Substance Designer.

После сборки текстур, для генерации пасса пыли и грязи использовалась dDo, затем пасс добавляется на глосси мап. Артист или студия вольны строить свой пайплайн как пожелают, однако стоит избегать твиков шейдера под конкретное освещение, если данный шейдер должен выглядеть хорошо в любом сетапе.

Мнения художников.
Войцех Климас, автор пикрелейтед, считает, что основной трудностью ПБР-техники является поддержание верных параметров материалов. Также он посоветовал знать физику.

Йери Вромман, автор этого оружия, говорит, что поначалу было трудно собирать данные о параметрах материалов, но с опытом станет легче за счет общей интуитивности и понятности ПБР. Создавать текстуры в ПБР будет легче, чем другими методами. Техника работы в случае ПБР начинается с двух шагов - сборе референсов и создании базовых материалов.

"При работе с каждым материалом, я начинаю с отражаемости, которая может быть взята из различных источников в сети, если такой информации нет, то просто анализирую, будет ли потертая резина отражать меньше, что латунь - это сплав меди и цинка и тому подобное. Параметры отражаемости - самый простой способ начать. Для диэлектриков важно держать отражаемость в небольшом диапазоне, свойственном таким материалам, металлы делаем с учетом того, что их альбедо близко к черному, а затем уже подбираем спекуляр. Затем, я грубо распределяю материалы по трем видам глосси - гладкие, средние и шершавые, потом перехожу к альбедо. В процессе, переключаюсь между энвайронментами, слежу за тем, чтобы мои материалы выглядели красиво в любом освещении. После такой грубой работы, я тонко настраиваю каждый материал на свой лад. На этой стадии я делаю фактуру нормалмапами всем рельефным материалам, таким как пластик на рукоятке. Важно помнить, что сила отражаемости на спекуляр мап изменяется только в том случае, если меняется сам материал. Тем не менее, даже если ПБР делает работу с материалами проще, конечный выбор значений параметров всегда лежит на художнике и его анализе своей работы."

Ссылки
http://www.abunutiipidor.az/ - Абу о своем спам-листе и о его пользе.
Остальные ссылки берем в оригинале статьи.

Лол, как раз текстурить начинаю, посмотрим что выйдет. Давно хотел из него лоупольку сделать.
Оп няша.

Буду бампать переодически.

>>28374
Подавай точное динамическое освещение, всякую квазимонтекарлу, каустику, подповерхностное рассеяние, в общем пачтрейсинг в реальном времени. Долой всякие фейки уже, все эти костыли и изъебства.

У кого будет мощная печка, тот даже дисперсию будет врубать, а консолота будущего будет утопать в шумах.

Надо уже, чтобы прицел снайперский оптический в игрушках функционировал тем, что совокупность объектов из прозрачного материала преломляет свет.

Давайте, поторопите всяких разработчиков и чтоб на четыреидра-четырегига без тормозов шло.

>>28456
Пока ты думаешь, что пачтрейсинг занял место разных сортов рейтрейсинга, уже место пачтрейсинга занял двунаправленый пачтрейсинг, а того занял метрополис лайт транспорт, а потом еще целая компания подобных всяких этих монтекарлов-хуярлов, один лучше другого, и все они беспристрастные.

http://ru.wikipedia.org/wiki/Несмещённая_оценка
http://ru.wikipedia.org/wiki/Точечная_оценка
http://ru.wikipedia.org/wiki/Математическая_статистика

Это только глобальное освещение, а физическая модель материалов - это второй вопрос. Когда употребляется слово "физическое" - следует понимать такую науку "физика", для рендеринга определены, умными людьми, функции отражательной, пропускательной, хуятельной способности материалов, подповерхностного рассеяния. Материалы рендеров, которые основаны на этих функциях - физические, в плане направления. У маквелл рендера еще и волновость юзается, типа волнобоги ссут на лицо корпускоблядям!

>>28443
Свет это не волна, волна это только один из математических способов интерпретации таких квантовых объектов, как фотонов. Практика показывает, что векторная графика и в том числе полигональная не справляются с некоторыми эффектами с той эффективностью, с какой справляются воксельные модели. Поэтому лучше использовать оба метода.

>>28778
Кто куда лезет-то? Что ты имеешь в виду?

Благодаря именно физ-корректным беспристрастным рендерам мы можем лицезреть реалистичные работы.

http://blenderartists.org/forum/showthread.php?120381-To-charge-my-batteries

>>28799
>очень реалистичная
Ой вей. К нам на работу как-то пришел один хуй, который показывал вырвиглазный кривосмоделированный нож, освещенный дефолтным омнилайтом и покрашенный в херовейшие текстуры и на полном серъезе заявлял, что ЭТО НЕ ФОТОГРАФИЯ, это он сам замоделлил. Ты один из таких?
К чему я это? То, что ты запостил выглядит неплохо, но на реализм не особо тянет.
Пикрелейтеду 8 лет, а до сих пор смотрится хорошо и без физически точного просчета света.

>>28808
Вот этого полностью двачую

>>28861
У меня нет ничего, чтобы я мог сказать по поводу сего.

Бамп годному треду. Вот че у меня получается. Глоссинеса нет, точнее он просто белый. Щас вот буду его пилить.

Сколько ни слушаю про этот игровой ПБР, так все говорят на свой лад. Контент проще создавать, контент проще редактировать, теперь-то всё по физике, теперь-то заживём. А на деле те же яйца. Ну рисуем теперь немного другой набор карт. Ну и это, типа всё. У реалтаймового графона есть недостаток в тенях и отражениях, это не спрячешь за тоннами фильтров некстгена, без лучей оно выглядит и будет выглядеть неестественно или даже уродливо. Как бы ни изголялись разработчики, каких бы изумительных историй не сочиняли, с железом не забалуешь.

Чего до сих пор не понял, так это про то, что ПБР позволяет создавать контент, который выглядит хорошо в любом освещении, что теперь его, дескать, не надо твикать под конкретный свет. Раньше, надо думать, мы только и делали, что твикали диффуз-спекуляр-нормали под какое-то особое освещение? И что всё ломалось при его смене? С каких пор контент стал работать в любом освещении? Особенно если его просто бейкнули на энвайронмент. Особенно, если он от старого отличается только реализацией, но работает всё на тех же прикрученных давно прикипевшими шурупами байтоёбских принципах.

До этого считал, что основополагающим принципом физической корректности в рендеринге является отсутствие необходимости в куче лишних действий ради того, чтобы добиться фотореалистичного результата. Не нужно настраивать шейдер, генерить поинтклауды, композить кучи пассов, блюрить дипмапу и печь АО на диффуз, всё есть изначально, нажал три кнопки и готово. Как эти принципы перенеслись на реалтайм? Всё те же тонны грязных хаков и дешевых трюков (их стало даже больше, так как теперь мы фейкуем глосси и рефлекшны объектов и энвайронмента) количество работы не уменьшилось, изменилась пара этапов на этапе шейдинга. В чем заключается революционность?

Я буду поднимать тред.