Рассмотрим, как плоское изображение земли может превратиться в реалистичное благодаря использованию PBR-материалов. Всего семь текстурных карт позволяют добиться значительного повышения реалистичности.
PBR-материалы и их карты
PBR-материалы (Physically Based Rendering — физически корректное рендеринг) используют набор текстурных карт для моделирования внешнего вида и физических свойств объектов. Рассмотрим основные карты:
- Color Map (Diffusion Map): Задает основной цвет объекта. Не содержит информации об освещении (тени, блики). Используется в качестве замены прямого раскрашивания полигонов. Экономична по ресурсам, поэтому часто применяется в мобильных играх. Пример: цвет одежды или оружия.
- Metalness Map: Имитирует металлические свойства материала. Металлы и диэлектрики (неметаллы) по-разному взаимодействуют со светом. Металлы не пропускают свет внутрь, отражая его частично или полностью, в результате чего блик имеет цветной оттенок. Диэлектрики пропускают свет внутрь, где он рассеивается, и отражают его в меньшей степени, создавая белый блик. Для обоих типов действует эффект Френеля: угол падения света влияет на степень отражения. Карта представляет собой шкалу оттенков серого (желательно использовать белый или черный цвет, так как материал либо металлический, либо нет). Полностью металлическая поверхность (значение 1) отражает окружающую среду, скрывая собственный цвет.
- Roughness Map: Определяет шероховатость поверхности. Шероховатые поверхности рассеивают свет, создавая мягкие блики, гладкие — отражают свет более направленно, создавая резкие блики. Значения варьируются от 0 (абсолютно гладкая поверхность) до 1 (максимально шероховатая).
- Normal Map: Создает иллюзию глубины без добавления геометрии, моделируя взаимодействие света с поверхностью. Применяется для имитации шероховатостей, углублений и выступов. Часто используется в игровых ассетах для оптимизации вычислений. Характерный светло-фиолетовый цвет обусловлен использованием цветовых компонентов для кодирования вектора отражения.
- Height Map (H Map): Карта смещения, представляющая собой черно-белую текстуру, где яркость пикселя соответствует высоте. Более яркие области соответствуют большим высотам. Может быть преобразована в bump map (карту рельефа), которая может служить альтернативой карте нормалей. Качество изображения зависит от сложности геометрии.
- Alpha Map: Маска, определяющая прозрачность. Черный цвет — полная прозрачность, белый — непрозрачность. В некоторых движках эту функцию выполняет альфа-канал диффузной карты. Может использоваться как отдельный файл для сложных текстур (волосы, ресницы).
- Emission Map: Задает излучение света материалом (например, светящиеся глаза, неоновые вывески). Использует RGB-значения для определения цвета излучения. Свет излучается независимо от других источников.
Использование этих текстурных карт позволяет создавать реалистичные объекты в играх.
Применение PBR-материалов и соответствующих карт обеспечивает реалистичный внешний вид игровых объектов и их корректное взаимодействие со светом, значительно повышая качество графики.