PBR (物理ベース レンダリング) は、ゲーム業界で最近人気が高まっているシェーディング パラダイムです。最先端の照明計算を使用しています。照明物理学と実際のマテリアル値を使用して、光がサーフェスとどのように相互作用するかを正確にモデル化することで、より現実的な照明環境を生成しようとします。リアルな影を作成するダイナミック ライトと、周囲の環境に正しい拡散反射と鏡面反射を提供するイメージベースのライティングが追加されました。
PBR マテリアルには、スペキュラー (PBR-Specular) とメタリック (PBR-Metalliccular) の 2 つのプロセス オプションが追加されました。この目的は、ユーザーがこれらのテクスチャをさまざまなアクセス可能な 3D アプリケーションにインポートできるようにすることです。PBR-Metallicular は、PBR-Specular の簡易バージョンです。初心者アーティストや、スペキュラー マッピングから PBR メソッドへの変換に問題があるアーティストに最適です。
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1. PBR-スペキュラーワークフロー
PBR -Specular は、拡散マップ、鏡面マップ、および光沢マップを使用します。
拡散マップには拡散カラーのみが含まれ、影や照明データは含まれません。様式化されたテクスチャや手描きのテクスチャを使用する場合、シェーダとアンビエント オクルージョンが拡散マップにベイクされることがよくあります。シェーダはシステムによって処理され、アンビエント オクルージョンは PBR 内の別のマップによって処理されます。このマップでは、金属には拡散色がないため、黒く見えるはずです。
鏡面マップには鏡面反射の色が含まれています。非金属はグレースケールで鈍く、金属は明るくカラフルである必要があります。
鏡面反射の外観は光沢によって制御されます。前述したように、鏡面反射の強さと大きさは表面の粗さや光沢によって決まります。白い値は、このグレースケール マップ上の表面がより滑らかであることを示します。
2. PBR-メタリックワークフロー
PBR メタルは、ベース カラー、メタリック性、および粗さマップを使用します。
基本カラー マップには、メタリックな鏡面反射カラーと非金属の拡散反射カラーが含まれています。基本的に、スペキュラー ワークフローの拡散マップとスペキュラー マップは、このマップにマージされます。
メタリック マップは、カラー部分が金属でできているかどうかをシェーダーに伝えるグレースケール マップです。金属は黒で表され、非金属は白で表されます。
粗さマップは光沢マップの逆で、値が白いほど表面が粗いことを示します。
メタリック性ワークフローでは、非金属 F(0) 値の制御が削除されますが、非金属 F(0) 値は誤って使用される可能性があるため、鏡面反射光よりも優先されます。また、マップの 3 分の 2 がグレースケールであるのに対し、鏡面反射光パスでは 3 分の 1 しかないため、メモリも節約されます。
3. ユニバーサルステッカー
上記のマップに加えて、ワークフローに関係なく、使用できるさまざまな一般的なマップがあり、多くの場合、目的の美しさを生み出すために必要となります。そのうちのいくつかは次のとおりです。
- Normal: Normal マップ: 粗さ/光沢マップは、この追加された詳細を反映する必要があります
- 高さ: 高さマップ
- バンプ: バンプマップ
- アンビエント オクルージョン: アンビエント オクルージョン
- 不透明度: 不透明度
- 発光: 自発光
4、PBR-メタリック vs. PBR-スペキュラー
どちらのワークフローも優れた結果をもたらしますが、それぞれに独自の長所と短所があります。
PBR-Specular ワークフローは、鏡面カラー マップを光沢マップと組み合わせて使用して、正しい鏡面反射を取得します。これには、特にゲーム作成の場合、大きな利点と重大な欠点の両方があります。
PBR-Metalliccular ワークフローは本質的にメモリに優しいため、一般にゲーム開発により適しています。
| PBR スペキュラー ワークフローの利点 | PBR スペキュラー ワークフローの欠点 |
|---|---|
| RGB カラー マップには、すべての鏡面特徴が含まれています。このマップは 3 つのカラー チャネルすべてからのデータを使用しているため、非常に良好な結果が得られます。 | より高い精度を得るためにフルカラー マップが使用されるため、白黒マップを RGB チャネルにパックするオプションは失われます。 |
| 拡散と反射率は 2 つの明確な入力を介して直接制御され、シェーダの知識を持つアーティストはこれを好む可能性があります。 | 非論理的な反射率値は使用しやすく、誤った結果をもたらします。 |
| 完全なカラー入力により、絶縁体の反射率をより詳細に制御できます。 | メタリックワークフローと比較して、より多くのテクスチャ メモリを使用します。 |
| PBR-Metalliccular ワークフローの利点 | PBR-Metalliccular ワークフローの欠点 |
|---|---|
| メタルは白黒であるため、パック マップのカラー チャネルで使用できます。これらのマップには、考えられるカラー チャネル (赤、緑、青) ごとに異なるグレースケール テクスチャが含まれています。MRA マップ (メタル、ラフネス、アンビエント オクルージョン) などは、PBR-Metal を使用するときにメモリを節約する一般的な方法です。 | メタリック マップは鏡面カラー マップよりも情報が少なく、シェーダーでマスクとして使用されるため、アーティファクトが発生する可能性があります。通常は軽微ですが、特にプレーヤーのカメラから直接投影される複雑なサーフェスを持つゲームでは、重大な問題になる場合があります。 |
| アルベド マップは物質の種類に関係なくアイテムの色を定義するため、理論的にはアーティストが習得しやすくなります。 | 白い線のアーティファクトは、マテリアルの遷移点によって発生します。 |
| マテリアルは絶縁体と金属の 2 つのカテゴリに単純化されているため、非現実的なテクスチャ値を持つコンテンツの作成がより困難になる可能性があります。 | 絶縁体の反射率をあまり制御できません |
| フルカラーの鏡面反射光テクノロジーよりもテクスチャ メモリの使用量が少なくなります。 | アーティストがワークフローをマスターしていないと、金属性マップで間違った値を使用し、システムが破損する可能性があります。 |