Renderização baseada em física
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/21/Physically_Based_Rendering_Sample_2.png/220px-Physically_Based_Rendering_Sample_2.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/Physically_Based_Rendering_Sample_1.png/220px-Physically_Based_Rendering_Sample_1.png)
Renderização baseada em física (em inglês, physically based rendering, ou PBR) é um modelo de sombreamento em computação gráfica que busca renderizar gráficos de uma forma que modele com mais precisão o fluxo de luz no mundo real. Muitas pipelines de PBR (embora não todas) têm a simulação precisa de fotorealismo como seu objetivo, muitas vezes em tempo real de computação. A fotogrametria pode ser usada para ajudar a descobrir e codificar propriedades ópticas dos materiais mais precisamente.
História
[editar | editar código-fonte]Começando na década de 1980, vários pesquisadores de renderização trabalharam na criação de uma base teórica sólida para a renderização que levasse em conta a exatidão física. Muito desse trabalho foi desenvolvido na Universidade de Cornell, pelo Programa de Computação Gráfica, em um artigo de 1997 onde o laboratório[1] descreveu o trabalho realizado na universidade de Cornell nesta área até então.
A expressão PBR foi mais amplamente popularizada por Matt Pharr, Greg Humphreys, e Pat Hanrahan no livro de mesmo nome lançado em 2004; um trabalho seminal na computação gráfica moderna que rendeu a seus autores um Oscar em efeitos especiais.[2]
Processo
[editar | editar código-fonte]Como descrito pelo pesquisador Jeff Russell, uma pipeline de renderização baseada em física pode centrar-se nas seguintes áreas:
- Reflexão
- Difusão
- Translucidez e transparência
- Conservação de energia
- Metalicidade
- Refletividade Fresnel
- Dispersão de microsuperfície
PBR é, como Joe Wilson coloca, "mais um conceito do que um conjunto estrito de regras"[3], mas o conceito contém várias pontos importantes. Um deles é que ao contrário de muitos modelos anteriores que procuraram diferenciar superfícies não-reflexivas e reflexivas, PBR reconhece que no mundo real, como João Hable coloca, "tudo é brilhante".[4] Mesmo superfícies "planas" ou "matte" no mundo real, tais como borracha, irão refletir um pouco de luz, e muitos metais e líquidos irão refletir muito. Outra coisa que o modelo PBR tenta fazer é integrar fotogrametria - medidas a partir de fotografias de materiais do mundo real - para estudar e replicar intervalos de valores fisicamente reais para simular com precisão propriedades físicas como albedo, brilho, refletividade e outras. Finalmente, a PBR coloca uma grande ênfase nas microsuperfícies, que muitas vezes contêm outras texturas e modelos matemáticos específicos para realces especulares e cavidades em pequena escala, resultando em suavidade ou aspereza além dos mapas especular e de refletividade normais.
Aplicação
[editar | editar código-fonte]Graças ao alto desempenho e baixo custo do hardware moderno[5] tornou-se viável o uso de PBR, não só industrialmente, mas também para fins de entretenimento onde quer que imagens fotorrealistas sejam desejadas, incluindo videogames e filmes[2]. Já que dispositivos móveis para consumidores como smartphones são capazes de executar conteúdo de VR em tempo real, a PBR tem criado um mercado de programas fáceis de usar e grátis, que definem e processam conteúdo em tempo real, onde sacrifícios à fidelidade visual são aceitáveis[6]:
Estado da arte
[editar | editar código-fonte]Uma aplicação típica fornece uma interface gráfica do usuário intuitiva que permite que artistas definam e combinem camadas de materiais com propriedades arbitrárias e atribuem-las a um determinado objeto 2D ou 3D para recriar a aparência de qualquer material orgânico ou sintético. Os ambientes podem ser definidos com shaders e texturas processuais, bem como geometrias processuais, malhas ou nuvens de pontos[7]. Se possível, todas as alterações são visíveis em tempo real, permitindo iterações rápidas. Aplicações sofisticadas permitem que os utilizadores mais experientes escrevam shaders personalizados em uma linguagem de sombreamento.
Referências
- ↑ «A Framework for Realistic Image Synthesis» (PDF). www.cis.rit.edu. Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ a b «Physically Based Rendering: From Theory to Implementation». www.pbrt.org. Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ «Physically-Based Rendering, And You Can Too!». Marmoset (em inglês). 1 de outubro de 2015. Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ «Everything is Shiny». Filmic Worlds (em inglês). Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ Kam, Ken. «How Moore's Law Now Favors Nvidia Over Intel». Forbes (em inglês). Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ «Physically Based Shading on Moblie». Unreal Engine (em inglês). Consultado em 26 de dezembro de 2018
- ↑ «Point Clouds». Sketchfab Help Center (em inglês)