¿Qué son los Materiales PBR? -Curso Online GRATIS
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¿Qué es un material PBR? (Physically Based Rendering)
Un material PBR se refiere a un tipo de material que está diseñado para ofrecer resultados realistas y precisos basados en las propiedades físicas de los materiales en el mundo real.
En otras palabras, los materiales PBR utilizan un modelo de iluminación basado en la física para simular la forma en que la luz interactúa con diferentes materiales en la vida real, esto permite a los artistas de gráficos 3D crear representaciones más precisas y detalladas de los materiales y superficies en sus proyectos.
Historia de los materiales PBR
La historia de los materiales PBR se remonta a la década de 1980, donde investigadores de renderización trabajaron en establecer una base teórica sólida para la representación, incluyendo la corrección física.
El trabajo en esta área continuó en el Programa de Gráficos por Computadora de la Universidad de Cornell, y la frase “Representación basada en la física” fue popularizada por Matt Pharr, Greg Humphreys y Pat Hanrahan en su libro de 2004 con el mismo nombre.
Este trabajo se considera un trabajo fundamental en los gráficos por computadora modernos y ganó a sus autores un Premio de la Academia de Logros Técnicos por efectos especiales.
Los materiales PBR son una técnica de renderización avanzada que permite crear gráficos 3D con una precisión y realismo increíble, y su popularidad ha aumentado en los últimos años debido a la mejora en la tecnología y el software de renderización.
Proceso de los materiales PBR
Los materiales PBR se diferencian de muchos modelos anteriores que buscaban diferenciar superficies entre no reflectantes y reflectantes. En cambio, los materiales PBR reconocen que, en el mundo real, “todo es brillante”.
Incluso las superficies “planas” o “mate” en el mundo real, como el cemento, reflejarán un pequeño grado de luz, y muchos metales y líquidos reflejarán gran parte de ella.
Además, los modelos PBR integran la fotogrametría, que implica tomar mediciones de fotografías de materiales del mundo real para estudiar y replicar rangos físicos reales de valores.
Esto permite simular con precisión propiedades físicas como el albedo, brillo, reflectividad y otras, logrando así resultados realistas y detallados en los materiales PBR.
El proceso de los materiales PBR busca simular con precisión las propiedades físicas de los materiales en el mundo real, lo que permite crear materiales que se comportan de manera realista en diferentes condiciones de iluminación y entornos de renderización.
*Nota: En otro articulo hablaremos sobre de lo interesante y útil que es usar fotogrametría en nuestros proyectos y cómo hacerlo.
Procesos de Superficies
Los materiales que se enfocan en superficies a menudo se basan en un modelo simplificado de la función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF), que aproxima las propiedades ópticas del material utilizando solo unos pocos parámetros intuitivos, lo que permite un cálculo rápido en una computadora.
Aunque estas técnicas son comunes, existen aproximaciones y modelos simplificados que tratan de ajustarse a datos más precisos de otros métodos o mediciones de laboratorio que consumen más tiempo.
Además, según el investigador Jeff Russell de Marmoset, una tubería de renderización basada en la superficie y centrada físicamente también puede centrarse en las siguientes áreas de investigación:
- Reflexión
- Difusión
- Translucidez y transparencia
- Conservación de energía
- Metalicidad
- Reflexión de Fresnel
- Dispersión de micro superficie
Estos procesos son fundamentales para lograr resultados realistas en la representación de superficies.
Procesos de Volúmenes
Además, estos materiales también se utilizan para representaciones de volúmenes, lo que lleva a áreas de investigación como la relación con la lente, el ángulo de visión y la profundidad de campo.
Asimismo, en la representación de volúmenes se exploran temas como los cáusticos, la dispersión de la luz y los medios de comunicación participantes.
También se estudian las propiedades visuales atmosféricas, tales como: el ciclo día-noche, la elevación, la distancia angular del sol o la luna así como otros objetos orbitales, así como las condiciones climáticas y del cielo, incluyendo nubes, precipitaciones y la oscuridad de aerosoles como niebla o neblina.
¿Dónde usar los materiales PBR?
Los materiales PBR son ampliamente utilizados en el sector del entretenimiento para lograr imágenes fotorrealistas en videojuegos, creación de películas e Infoarquitectura.
Existen varias herramientas de software que permiten a los artistas recrear la apariencia de cualquier material sintético u orgánico.
Algunos de los programas más populares son Unity Engine, Unreal Engine 4, Blender, Sketchfab, Webots, Minecraft GLSL Shaders, Microstation, Vue, Cinema 4D, 3ds Max y Maya.
Todas estas herramientas permiten realizar cambios en tiempo real y, por lo tanto, permiten iteraciones rápidas.
Además, es importante destacar que estos materiales PBR también se extienden a representaciones de volumen, con áreas de investigación como la relación con la lente, ángulo de visión y profundidad de los efectos de campo, cáusticos, dispersión de la luz, medios de comunicación participantes, propiedades visuales atmosféricas como el día-ciclo nocturno, elevación y distancia angular del Sol o la Luna u otros objetos orbitales, y condiciones climáticas y del cielo, incluyendo nubes, precipitaciones y oscurecimiento de aerosoles como niebla o neblina. Por lo tanto, si deseas mejorar la calidad visual de tus proyectos, los materiales PBR son una excelente opción a considerar.
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