Réponses:
C'est un sujet beaucoup plus vaste que ce qui peut être traité dans une réponse, mais brièvement:
L'ombrage basé sur la physique signifie laisser derrière lui des modèles phénoménologiques , comme le modèle d'ombrage Phong, qui sont simplement construits pour "bien paraître" subjectivement sans être basés sur la physique de manière réelle, et passer à des modèles d'éclairage et d'ombrage qui sont dérivés des lois de physique et / ou à partir de mesures réelles du monde réel, et obéir rigoureusement aux contraintes physiques telles que la conservation de l'énergie.
Par exemple, dans de nombreux systèmes de rendu plus anciens, les modèles d'ombrage comprenaient des commandes distinctes pour les reflets spéculaires des lumières ponctuelles et la réflexion de l'environnement via un cubemap. Vous pouvez créer un shader avec le spéculaire et la réflexion définis sur des valeurs très différentes, même si ce sont les deux instances du même processus physique . De plus, vous pouvez définir le spéculaire sur n'importe quelle luminosité arbitraire, même si cela faisait que la surface réfléchissait plus d'énergie qu'elle n'en recevait réellement.
Dans un système à base physique, à la fois la lumière ponctuelle spéculaire et la réflexion de l'environnement seraient contrôlées par le même paramètre, et le système serait configuré pour ajuster automatiquement la luminosité des composants spéculaires et diffus afin de maintenir la conservation globale de l'énergie. De plus, vous souhaitez définir la luminosité spéculaire sur une valeur réaliste pour le matériau que vous essayez de simuler, en fonction des mesures.
L'éclairage ou l'ombrage à base physique inclut les BRDF à base physique, qui sont généralement basés sur la théorie des microfacets , et le transport de la lumière physiquement correct, qui est basé sur l' équation de rendu (bien que fortement approchée dans le cas des jeux en temps réel).
Il comprend également les changements nécessaires dans le processus artistique pour utiliser ces fonctionnalités. Le passage à un système à base physique peut provoquer des bouleversements pour les artistes. Tout d'abord, il nécessite un éclairage Full HDR avec un niveau de luminosité réaliste pour les sources de lumière, le ciel, etc. et cela peut prendre un certain temps pour s'habituer aux éclairagistes. Cela oblige également les artistes de texture / matériau à faire certaines choses différemment (en particulier pour les spéculaires), et ils peuvent être frustrés par la perte apparente de contrôle (par exemple, verrouiller ensemble le reflet spéculaire et la réflexion de l'environnement comme mentionné ci-dessus; les artistes s'en plaindront). Ils auront besoin de temps et de conseils pour s'adapter au système physique.
Sur le plan positif, une fois que les artistes se sont adaptés et ont gagné la confiance dans le système physique, ils finissent généralement par l'aimer mieux, car il y a moins de paramètres dans l'ensemble (moins de travail pour eux à modifier). De plus, les matériaux créés dans un environnement d'éclairage sont généralement très bien également dans d'autres environnements d'éclairage. C'est différent des modèles plus ad-hoc, où un ensemble de paramètres matériels peut sembler bon pendant la journée, mais il sort ridiculement brillant la nuit, ou quelque chose comme ça.
Voici quelques ressources pour rechercher un éclairage à base physique dans les jeux:
Et bien sûr, je serais négligent si je ne mentionnais pas le rendu basé physiquement par Pharr et Humphreys, une référence incroyable sur tout ce sujet et qui vaut bien votre temps, bien qu'il se concentre sur le rendu hors ligne plutôt que sur le rendu en temps réel.
"Physiquement correct" signifie que le résultat ressemble à ce qu'il ressemblerait à la réalité, en supposant que la réalité serait façonnée et texturée de la même manière. Cela signifie par exemple que toutes les surfaces réfléchissent la lumière, principalement diffuse, donc la plupart de la lumière est indirecte. De plus, la lumière peut traverser les matériaux.
Et oui, une partie spécifique de la foudre physiquement réaliste comprend la modélisation correcte de la lumière réfléchie par une surface. Phong est une approximation raisonnable, mais ne fonctionne bien que pour les sources lumineuses ponctuelles - donc pas pour les sources lumineuses indirectes, que vous aurez beaucoup dans une scène physiquement réaliste.
Gardez à l'esprit que «physiquement correct» est toujours un domaine de recherche - pas seulement comment le modéliser dans un ordinateur, mais aussi la réalité. Il y a seulement quelques années, les scientifiques ont découvert que certains cristaux réfléchissants réfléchissent le double de la lumière vers la source par rapport à d'autres directions.