Fysiikkaperusteinen renderöinti

Fysiikkaperusteinen renderöinti () on joukko renderöintitekniikoita, joilla pyritään saamaan realistisempaa grafiikkaa mallintamalla valon käyttäytymistä (fotorealismi). PBR perustuu approksimaatiolle todellisuudesta, joka perustuu fysiikan periaatteisiin. Fysiikkaperusteisen renderöinnin tavoitteena on realistisempi tulos kuin Phong tai Blinn-Phong -valaistusmalleilla, sekä että materiaalit näyttävät oikeanlaisilta valaistuksen muuttuessa.

PBR on käytössä muun muassa reaaliaikaisessa tietokonegrafiikassa kuten videopeleissä, joissa tavoitteena on realistisempaa grafiikkaa ilman säteenseurannan laskennallista vaativuutta.

Koska renderöintiin vaikuttaa suuri määrä eri asioita ja toteutukset vaihtelevat fysiikkaperusteista renderöintiä kutsutaan enemmän konseptiksi kuin tiukasti määritellyiksi säännöiksi. Yhteisenä tavoitteena on mahdollisimman suuri tarkkuus.
Renderöinnin laskentaan vaikuttavia tekijöitä ovat esimerkiksi valaistus, pinnan muodot, materiaalit, kamerat ja näytteistys. 
Menetelmän tarkoituksena on tuottaa grafiikkaa erilaisiin valaistusolosuhteisiin vähemmällä työmäärällä. Menetelmä keskittyy muun muassa seuraaviin osa-alueisiin:
 heijastuminen
 diffuusio
 läpinäkyvyys ja läpikuultavuus
 energian säilyvyys
 metallisuus
 fresnel-kuvio

Valon aallonpituus on merkittävä tekijä useissa kohdissa. Eräitä käsitteitä ovat energian säilyvyys (pinta ei voi heijastaa enempää valoa kuin siihen kohdistuu), albedo (pinnan perusväri), mikropinta (karkeus, tasaisuus) ja heijastavuus (paljonko valoa pinta heijastaa, spekulaarisuus, metallisuus).

Tekniikkaa on käytetty muun muassa Remember Me -videopelin valaistuksessa. Menetelmä valittiin helpottamaan resurssien uudelleenkäyttöä ja vähentämään pelin tuotantoaikaa. Pelissä käytetään muokattua versiota Unreal Engine 3 -pelimoottorista, jossa käytetään Blinn microfacet -nimellä tunnettua menetelmää. Blinn microfacet on fysiikkapohjainen toteutus pinnan ja valon reaktiosta, joka mallinnetaan Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) -menetelmällä.

Suomalaisista peleistä Wreckfest on yksi tekniikkaa käyttävistä ajopeleistä.

 Vaikutus 
Matt Pharr, Greg Humphreys ja Pat Hanrahan on palkittu konseptien formalisoinnista ja referenssitoteutuksesta fysiikkaperusteiselle renderöinnille, joka on julkaistu heidän kirjassaan.https://www.pbrt.org
Myös termiä Physically Based Shading on käytetty toisinaan.

 Lähteet 

 Kirjallisuutta 


 Aiheesta muualla 
 Physically Based Rendering:From Theory To Implementation, kirjan verkkoversio 

Luokka:Tietokonegrafiikka