Михаил Любимов, ООО «Юниджайн»

ПЕРЕХОД К ВИЗУАЛИЗАЦИИ С УЧЕТОМ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВНА ПРИМЕРЕ 3D ПЛАТФОРМЫ UNIGINE 2

Традиционный подход к материалам

• Specular - задает только цвет отражения

• Нет различия между диэлектриками и металлами

• Абстрактные параметры

• Настройка «на глаз»

Проблемы традиционного подхода

• Возможна физически-некорректная настройка (нарушение закона сохранения энергии)

• Материалы сложно настроить вне конкретной сцены

• Большое количество абстрактных параметров

• Параметры материалов в разных пакетах 3D-моделирования несовместимы

Решение: PBR

PBR - Physically-Based Rendering (визуализация с учетом физических свойств материалов)

План доклада:

• Физика процессов• Математическая модель• Техническая реализация• Результаты

Физическая модель процессов

Металлы и диэлектрики

Эффект ФренеляП

роце

нт о

траж

енно

го с

вета

Угол падения

Микрорельеф

Сохранение энергии

Lпадения = Lотражения + Lпоглощения

Двулучевая функция отражательной способности

– направление света – направление взгляда наблюдателя – нормаль к поверхности D – функция распределения микро-гранейG – функция затенения микро-гранейF – функция Френеля

𝑓 (�⃗� , �⃗� , �⃗� )=𝐷 ∙𝐹 ∙𝐺¿¿

GGX BRDFФункция распределение микро-граней GGX:

– вектор между и – показатель шероховатости поверхности

Функция затенения микро-граней GGX: 

 

Апроксимация Шлика для функции Френеля: 

 F0 – коэффициент отражения

Реализация на HLSL

Разные подходы к наборам текстур

Схема Metalness

• Albedo определяет цвет поверхности (RGB)

• Metalness определяет, является ли объект металлом или диэлектриком (R)

• Roughness определяет шероховатость (R)

Схема Specular

• Diffuse определяет цвет рассеянного света (RGB)

• Specular определяет цвет отраженного света (RGB)

• Gloss определяет гладкость поверхности (R)

Сравнение настроекUNIGINE 1 UNIGINE 2: PBR

Затраты на переход

• Производительность: сравнимая (+/- 10%)

• Модификаций кода: только GLSL/HLSL шейдеры

• Трудозатраты: ~1 месяц, 1 программист

Результаты• Прирост продуктивности создателей 3D контента:

• меньше путаницы в настройках,• проще переносить модели между разными

пакетами 3D моделирования,• проще переносить модели между проектами,• предсказуемость результата, меньше итераций.

• Экономия на DIP: не надо разбивать на сурфейсы по типам материала

• Экономия на текстурах при использовании Metalness

Спасибо за внимание!

Михаил ЛюбимовUNIGINE

alterego@unigine.com