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LearnOpenGL: PBR
Zhihu: Mao Xingyun.「GPU Gems 3」: リアルな肌のレンダリング テクノロジの概要
Zhihu: Mao Xingyun. [Physically Based Rendering (PBR) White Paper] (1) 冒頭: PBR コア ナレッジ システムの概要と概要
0. 前に書く
まず第一に、この部分のいくつかの光学用語はしばしば同じ意味で使用されるため、ここで最初に光学用語とそれに対応する意味を書き留めます
。 (ただし
、以下の名詞は PBR に限定され、経験モデルには適用されないことに注意してください)
- インシデント: 受け取った総エネルギーを指します
- 散乱: 散乱散乱という用語は、レンダリング自体には厳密ではありません. 原則として、この言葉は避けるべきです. 一部の記事では、反射 + SSS と考えられています.
- 射撃: 私は反射 + 屈折を参照するために射撃を使用することを好みます
- 反射: 反射 PBR には高光反射と拡散反射の概念はなく、入射の一部を占める純粋な反射のみであることに注意してください。
- 屈折：光が物体に入ると屈折が起こる. 屈折は光ではなく, 光の経路の方向を変える現象.
- サブサーフェス スキャッタリング: サブサーフェス スキャタリング SSS ライトはオブジェクトに入り、継続的に反射および屈折してから、別の場所から出ます。
- 透過：透過 物体に入った光は絶えず反射・屈折し、反対側から出ることもあります
私は自分で絵を描きました：
さらに、BRDF モデルと BRDF は 2 つの異なるものであるため、私の記事のみ: BRDF は特に反射に言及し、距離に関係なく SSS を含まず、BSSRDF は SSS の計算のみを含みます。
1.PBR
- 物理ベースのレンダリング
明らかに、この理論によって確立されたレンダリング方法は、物理法則に基づいて構築する必要があります。
- 電気の保存
- 微小平面モデル
- 物理ベースの BxDF
1.1 省エネルギー
照明は薄い空気から生成することはできず、光源から発生し、光源の影響を受ける (光源を超えることはできない) ことを理解するのは非常に簡単です. 特定のレンダリングでのこれの適用は
:
- オブジェクトの明るさ <= 入射光の明るさ
いくつかのポイント:
- 物体に入る光の一部は吸収され、遠くに行くほど吸収されます。
- 反射光はエネルギーを失わないため、反射光は反射率のみに影響されます
1.2 マイクロプレーン表面モデル
- Microfacet (マイクロファセット) サーフェス モデル、任意のサーフェスは小さな平面で構成されます
(GL はミラー サーフェスと呼ばれますが、オブジェクトに入る屈折の一部が存在するため、完全なミラー サーフェスではないため、そうは思わないでください) 、それは飛行機と言うべきです）
すべての PBR 技術は、マイクロプレーン理論に基づいています。この理論では、顕微鏡スケールまでのあらゆる平面は、マイクロファセットと呼ばれる小さな平面によって記述できるとされています。これらのマイクロプレーンの規則性は、粗さによって説明できます。
したがって、粗さの異なる表面が光を受けると、光の反射に異なる影響を与えます。
- 滑らかな表面、反射光はより規則的になり、明確な輪郭を形成します（滑らかであるほど光源の形状に近づきます）
- 粗い表面では、反射光はよりランダムになり、より大きくぼやけたスポットになります
(ここでの滑らかさとは、マイクロプレーンの滑らかさを指すのではなく、マイクロプレーンの配置の規則性を指すことに注意してください)。
1.3 物理ベースの BxDF
私の記事へのリンクは次のとおりです。
2. さまざまな DF 間の具体的な関係は?
各 DF の特定の意味
- BRDF：反射光/入射光（他の方の記事に関わらず、曖昧さを避けるためBRDFは反射部分のみ担当）
- BSSRDF：SSS/入射光（SSS部分の計算のみ担当）
- BTDF: 透過光/入射光
- BSDF: (反射 + 散乱) / 入射
(上記の関数はすべて < 1 です。これは、まだ光が吸収されているためです)
2.1 BSDF = BRDF + BSSRDF
BSDF モデルが実際に記述したいのは、光線がオブジェクトに当たるとき、すべての光がどこに向かうかです。
上記の式から簡単に導き出すことができ、次の図は理解に役立ちます
知らせ：
- これは良い説明図ではありませんが、誤解を招く図です。PBR で拡散反射光などの言葉を使用するのは無責任だと思います
- 写真の拡散反射は、実際には BSSRDF を担当する部分である SSS を参照しており、出口距離の問題を考慮していません。
- Specular は実際には反射部分、つまり BRDF 部分です
具体的には、どれだけの光が入って反射し、オブジェクトの反射率、入射角、観察角の影響を受けるか. 具体的には、有名なフレネルの公式 (知りたい場合は、BRDF の記事
I上に掲載）
2.2 BRDFとBSSRDFの関係
実際、上記の私の説明によれば、この 2 つの関係を区別するのは非常に簡単ですが、実際には、記事ごとに異なる混乱が生じます。
- (BSSRDF+BRDF)をBRDFとして理解する
.BRDFに関するほとんどの内容では,BSSRDFを含まないので省略され,後で人々はその関係を混乱させる.実際,いわゆるBRDFモデルは完全な照明を含むCook-Torrance BRDFモデル.Cook -Torrance BRDFは散乱係数の低い物質を記述するために使用されるため、表面下散乱の強度は非常に低く、散乱光は入射点に非常に近く、1ピクセル内にあり
ますそのため、計算ではBSSRDFの問題を考慮せず、経験モデルの拡散反射計算をそのまま使用しています。
(BSSRDF+BRDF ) を BSSRDF と
盗まれた PBR ナレッジ システムのアーキテクチャ図:
