Che cos’è il Physically Based Rendering (PBR)?

Il Physically Based Rendering (PBR) è un approccio al calcolo della luce e dei materiali basato su principi fisici. Tra questi figurano la conservazione dell’energia e la riflessione dipendente dall’angolo di osservazione. Parametri quali Base Color, Roughness e Metalness descrivono la superficie. L’effetto che essa produce nell’immagine dipende anche dall’illuminazione, dalla geometria, dal renderer e dalla gestione del colore. Il PBR facilita la corrispondenza dei materiali, ma non sostituisce né il riferimento al prodotto né la scelta progettuale. Un esempio del nostro lavoro con materiali e luce: visualizzazione di una cucina per LEICHT IDEA.

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Le mappe PBR più importanti

Albedo / Colore di base: descrive il colore di base senza illuminazione integrata. Nel flusso di lavoro Metalness, il Base Color nei metalli indica il colore del riflesso.
Normal map: modifica le normali della superficie usate nel calcolo della luce. Non aggiunge geometria e non modifica la silhouette.
Mappa di rugosità: regola la rugosità microscopica e, di conseguenza, l'ampiezza e la nitidezza dei riflessi.
Metalness / Metallic: distingue le superfici metalliche da quelle non metalliche. Nel caso di un materiale omogeneo, può essere sufficiente un valore costante anziché una texture.
Ambient Occlusion (AO): approssima l’occlusione dovuta alla geometria vicina. È opzionale e non sostituisce un calcolo completo dell’illuminazione.

La guida PBR di Adobe Substance 3D spiega i concetti di base e i due flussi di lavoro PBR più diffusi.

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Esempi di mappe PBR

Cinque mappe di texture di un tessuto, affiancate: Base Color, AO, Height, Normal e Roughness — Cinque mappe di un materiale tessile, da sinistra a destra: Base Color, Ambient Occlusion, Height, Normal e Roughness. Descrivono proprietà diverse. È necessario verificare separatamente se una texture è ripetibile senza soluzione di continuità.

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Quale mappa PBR mi serve per il rendering?

Non esiste un set obbligatorio composto da quattro o cinque file di texture. Le mappe necessarie dipendono dal materiale, dal livello di dettaglio e dal sistema di destinazione. Le proprietà uniformi possono spesso essere definite come valori nello shader.

Tipo di materiale	Parametri importanti	A seconda del livello di dettaglio richiesto	Prestare attenzione a
Metallo spazzolato	Base Color, Metalness, Roughness	Anisotropia; normal map o geometria per i dettagli visibili	Verificare la direzione della spazzolatura e i riflessi con una luce adeguata
Pelle / Tessuto	Colore di base, rugosità; solitamente non metallico	Normal map, displacement; sheen secondo il materiale	Verificare la scala della trama, le pieghe e la lucentezza rispetto al riferimento
Vetro	Trasmissione, IOR, rugosità	Assorbimento, spessore del materiale ed eventualmente volume	La trasparenza alfa non sostituisce la rifrazione della luce
Legno verniciato	Colore di base, rugosità; non metallico	Normal map e uno strato di vernice separato nello shader	Regolare separatamente la venatura e la lucentezza della vernice

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Ulteriori informazioni su texture e creazione di materiali: Digitalizzazione di materiali e superfici e visualizzazione delle superfici.

Visualizzazione 3D di un soggiorno luminoso con divano in pelle marrone e vista sulla natura circostante attraverso ampie finestre

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Esempi pratici e supporti multimediali

Il legno, il tessuto e il vetro pongono requisiti diversi a un materiale. Le immagini seguenti mostrano quali sono gli aspetti fondamentali da considerare durante la regolazione. Da un rendering finito non è possibile dedurre, da solo, quali mappe o shader siano stati utilizzati nello specifico.

Dettaglio di uno schienale in legno scuro con venature evidenti e intreccio chiaro sullo sfondo — *Legno e intreccio: direzione delle venature, pori e riflessi devono essere coerenti. I dettagli fini della superficie e le aperture visibili richiedono un lavoro diverso su texture e geometria.*

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Primo piano di un divano in tessuto beige con trama, cuciture e cuscini di seduta visibili — *Il tessuto nel dettaglio: scala della trama, cuciture, pieghe e lucentezza ne determinano l’aspetto. Una normal map da sola non descrive l’intera forma dell’imbottitura.*

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Ante in vetro di un armadio interlübke con riflessi, maniglia scura e cassetti visibili — *Ante in vetro e telaio: valutare insieme la vista attraverso il vetro, i riflessi e lo spessore del materiale. Vai al progetto per interlübke.*

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Workflow in Danthree

Riferimenti per il materiale: secondo la superficie, lavoriamo con campioni, fotografie, scansioni o strutture create proceduralmente.
Creazione delle mappe: realizziamo le texture necessarie in base al materiale e all’uso previsto.
Sviluppo del look e shader: ottimizziamo i parametri dei materiali nel motore di rendering.
Immagini di prova: verifichiamo la scala, il colore e i riflessi nelle condizioni di illuminazione previste, utilizzando i riferimenti.
Accordi e riutilizzo: i dati immagine o i materiali da consegnare e da riutilizzare in seguito dipendono dall'ambito del progetto concordato.

Maggiori informazioni sul processo: studio di visualizzazione 3D e modellazione 3D.

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Vantaggi per i marchi e il marketing

Un materiale con parametri verificabili: parametri separati facilitano la regolazione mirata di colore, rugosità e dettagli della superficie.
Base riutilizzabile: i dati relativi ai materiali possono essere utilizzati per altri soggetti, purché il renderer, la scala e l'utilizzo siano compatibili.
Un risultato verificabile: riferimenti e rendering di prova aiutano a individuare e correggere le differenze nel materiale.
Diversi canali di distribuzione: per il web, la stampa o il tempo reale, verifichiamo i rispettivi requisiti relativi a texture, shader e gestione del colore.

Metalness/Roughness e Specular/Glossiness

Le denominazioni di per sé non indicano se uno shader funzioni secondo principi fisici. Entrambi i flussi di lavoro possono implementare il PBR. Gli elementi decisivi sono il modello del materiale, i valori appropriati e l'implementazione nel renderer.

Aspetto	Metalness/Roughness	Specular/Glossiness
Principio fondamentale	Workflow PBR con maschera di metallicità e rugosità	Utilizzabile anche come flusso di lavoro PBR; il colore di riflessione e la levigatezza sono descritti separatamente
Colore del materiale	Base Color: colore diffuso per i non metalli, colore della riflessione per i metalli	"Diffuse" descrive il colore diffuso; "Specular" descrive il riflesso
Rugosità	La rugosità descrive la rugosità microscopica	Glossiness descrive la levigatezza; la conversione dipende dallo shader
Trasferimento tra sistemi	Base del modello di materiale glTF 2.0; estensioni a seconda del materiale	Verificare la compatibilità nel sistema di destinazione; la conversione non è sempre priva di perdite

Ulteriori nozioni di base su luce e rendering: ray tracing

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FAQ - Che cos'è il Physically Based Rendering (PBR)?

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Qual è la differenza tra il PBR e lo shading classico?

Il PBR basa il calcolo della luce e dei materiali su principi fisici. Anche il workflow Specular/Glossiness può implementare il PBR. I nomi delle mappe, da soli, non dimostrano né precisione né realismo. La guida PBR di Adobe spiega entrambi i workflow.

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Quali mappe mi servono come minimo per il PBR?

Non esiste un numero di texture obbligatorio per tutti i materiali. Il workflow Metalness/Roughness descrive Base Color, Metallic e Roughness; per proprietà uniformi possono bastare valori costanti. Normal map, AO e altre mappe si aggiungono secondo il bisogno. La specifica glTF 2.0 distingue i relativi fattori dalle texture opzionali.

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Posso convertire i materiali esistenti in PBR?

Spesso è possibile riutilizzare o adattare i materiali esistenti. Tuttavia, una mappa diffusa con luce incorporata non è automaticamente una mappa di colore di base adeguata. Anche le impostazioni Specular/Glossiness non possono essere trasferite senza perdite per ogni materiale semplicemente rinominandole o invertendole. Verifica il risultato nel renderer di destinazione confrontandolo con il riferimento del prodotto.

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Dove posso trovare le texture PBR?

Le fonti possibili comprendono digitalizzazione dei materiali, riferimenti fotografici, creazione procedurale e librerie di texture. Verifica diritti d’uso, scala, risoluzione e coerenza delle mappe. Per superfici specifiche del prodotto, possiamo discutere la digitalizzazione dei materiali a partire dai tuoi riferimenti.

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Perché lo stesso materiale PBR non ha lo stesso aspetto ovunque?

L'illuminazione, l'esposizione, la gestione del colore, gli shader e la geometria influenzano il risultato. Anche il supporto delle proprietà dei materiali può variare da un'applicazione all'altra. Il PBR fornisce una base comune, ma non garantisce immagini identiche. Verifica il materiale nel sistema di destinazione effettivamente utilizzato.

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La trasparenza è sufficiente per un materiale vetroso PBR?

No. La trasparenza alfa e la trasmissione della luce con rifrazione sono proprietà diverse. Per il vetro possono essere rilevanti la trasmissione, l’indice di rifrazione, la rugosità, lo spessore del materiale e l’assorbimento. Quali di queste proprietà siano disponibili dipende dallo shader e dal renderer. La panoramica di Khronos sul PBR in glTF illustra le relative estensioni dei materiali.

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