No puedo encontrar nada completo con Google. Me pregunto cuáles son los conceptos centrales de la iluminación físicamente correcta y dónde podría leer sobre ella. ¿De qué se trata la iluminación físicamente correcta? ¿La iluminación de Phong generalmente es físicamente incorrecta?
Este es un tema mucho más amplio que el que se puede cubrir en una respuesta, pero brevemente:
El sombreado basado en la física significa dejar atrás modelos fenomenológicos , como el modelo de sombreado de Phong, que simplemente están diseñados para "verse bien" subjetivamente sin estar basados en la física de ninguna manera real, y pasar a modelos de iluminación y sombreado que se derivan de las leyes de física y / o de mediciones reales del mundo real, y obedecer rigurosamente restricciones físicas como la conservación de energía.
Por ejemplo, en muchos sistemas de renderizado más antiguos, los modelos de sombreado incluían controles separados para luces especulares de luces puntuales y reflejos del entorno a través de un mapa de cubos. Puede crear un sombreador con el especular y la reflexión configurados en valores muy diferentes, aunque ambas sean instancias del mismo proceso físico . Además, puede configurar el especular a cualquier brillo arbitrario, incluso si causara que la superficie refleje más energía de la que realmente recibió.
En un sistema basado físicamente, tanto el reflejo especular de la luz puntual como el ambiente estarían controlados por el mismo parámetro, y el sistema estaría configurado para ajustar automáticamente el brillo de los componentes especulares y difusos para mantener la conservación general de energía. Además, desearía establecer el brillo especular en un valor realista para el material que está tratando de simular, según las mediciones.
La iluminación o el sombreado basados en la física incluyen BRDF basados en la física, que generalmente se basan en la teoría de las microfacetas y el transporte de la luz físicamente correcto, que se basa en la ecuación de representación (aunque muy aproximada en el caso de los juegos en tiempo real).
También incluye los cambios necesarios en el proceso de arte para hacer uso de estas características. Cambiar a un sistema basado físicamente puede causar algunas molestias para los artistas. En primer lugar, requiere una iluminación HDR completa con un nivel de brillo realista para las fuentes de luz, el cielo, etc. y esto puede llevar un tiempo acostumbrarse a los artistas de la iluminación. También requiere que los artistas de texturas / materiales hagan algunas cosas de manera diferente (particularmente para especular), y pueden verse frustrados por la aparente pérdida de control (por ejemplo, unir el reflejo especular y la reflexión del entorno como se mencionó anteriormente; los artistas se quejarán de esto). Necesitarán algo de tiempo y orientación para adaptarse al sistema físico.
En el lado positivo, una vez que los artistas se han adaptado y ganado confianza en el sistema basado en la física, generalmente terminan gustándolo mejor, porque hay menos parámetros en general (menos trabajo para que los modifiquen). Además, los materiales creados en un entorno de iluminación generalmente también se ven bien en otros entornos de iluminación. Esto es diferente a otros modelos ad-hoc, donde un conjunto de parámetros de material puede verse bien durante el día, pero resulta ridículamente brillante por la noche, o algo así.
Aquí hay algunos recursos para observar la iluminación física en los juegos:
Y, por supuesto, sería negligente si no mencionara el renderizado basado en la física de Pharr y Humphreys, una referencia increíble sobre todo este tema y que bien merece su tiempo, aunque se centra en el renderizado fuera de línea en lugar de en tiempo real.
"Físicamente correcto" significa que el resultado parece que se vería en la realidad, suponiendo que la realidad tenga la misma forma y textura. Eso significa, por ejemplo, que todas las superficies reflejan la luz, en su mayoría difusa, por lo que la mayor parte de la luz es indirecta. Además, la luz puede viajar a través de los materiales.
Y sí, una parte específica del rayo físicamente realista incluye el modelado correcto de la luz reflejada desde una superficie. Phong es una aproximación razonable, pero solo funciona bien para fuentes de luz puntuales, así que no para fuentes de luz indirectas, que tendrá mucho en una escena físicamente realista.
Tenga en cuenta que "físicamente correcto" sigue siendo un área de investigación, no solo cómo modelarlo en una computadora, sino también la realidad. Hace solo unos años, los científicos descubrieron que algunos cristales reflectantes reflejan el doble de la cantidad de luz de regreso a la fuente en comparación con otras direcciones.
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