Representación basada en la física
El renderizado basado en la física ( PBR ) es un enfoque de gráficos por computadora que busca renderizar imágenes de una manera que modele el flujo de luz en el mundo real. Muchas tuberías de PBR tienen como objetivo lograr el fotorrealismo . Las aproximaciones factibles y rápidas de la función de distribución de reflectancia bidireccional y la ecuación de representación son de importancia matemática en este campo. La fotogrametría se puede utilizar para ayudar a descubrir y codificar propiedades ópticas precisas de los materiales. Los sombreadores se pueden utilizar para implementar los principios de PBR.
A partir de la década de 1980, varios investigadores de renderizado trabajaron para establecer una base teórica sólida para el renderizado, incluida la corrección física. Gran parte de este trabajo se realizó en el Programa de gráficos por computadora de la Universidad de Cornell ; un artículo de 1997 de ese laboratorio [1] describe el trabajo realizado en Cornell en esta área hasta ese momento.
Matt Pharr , Greg Humphreys y Pat Hanrahan popularizaron más ampliamente la frase "Representación basada en la física" en su libro del mismo nombre de 2014, un trabajo seminal en gráficos modernos por computadora que ganó a sus autores un Premio de la Academia por Logros Técnicos por efectos especiales . . [2]
PBR es, como dice Joe Wilson, "más un concepto que un conjunto estricto de reglas" [3] , pero el concepto contiene varios puntos distintivos a destacar. Una de ellas es que, a diferencia de muchos modelos anteriores que buscaban diferenciar superficies entre no reflectantes y reflectantes, PBR reconoce que, en el mundo real, como dice John Hable, "todo es brillante". [4] Incluso las superficies "planas" o "mate" del mundo real, como el hormigón , reflejarán un pequeño grado de luz, y muchos metales y líquidos reflejarán una gran cantidad. Otra cosa que intentan hacer los modelos PBR es integrar la fotogrametría- mediciones de fotografías de materiales del mundo real - para estudiar y replicar rangos físicos reales de valores para simular con precisión albedo , brillo , reflectividad y otras propiedades físicas. Finalmente, PBR pone mucho énfasis en las microfacetas y, a menudo, contiene texturas adicionales y modelos matemáticos destinados a modelar cavidades y reflejos especulares a pequeña escala que resultan de la suavidad o rugosidad, además de los mapas especulares o de reflectividad tradicionales.
Los temas de PBR que tratan con superficies a menudo se basan en un modelo simplificado de la función de distribución de reflectancia bidireccional ( BRDF ) que es rápido de calcular y se aproxima bien a las propiedades ópticas del material utilizando solo un puñado de parámetros intuitivos. Las técnicas comunes son aproximaciones y modelos simplificados, que intentan ajustar modelos aproximados a datos más precisos de otros métodos o mediciones de laboratorio que consumen más tiempo (como los de un gonioreflectómetro ).
Como lo describió el investigador Jeff Russell de Marmoset, una canalización de representación física centrada en la superficie también puede centrarse en las siguientes áreas de investigación: [5]
