Creación de materiales basados en la física (PBR)
El fotorrealismo en los medios renderizados en 3D es una labor artesanal y de ingeniería liderada por la industria del entretenimiento. Para mejorar la visualización de la arquitectura, nuestro equipo aprendió el valor de los materiales en una línea de renderizado.
Mientras un ordenador renderiza una imagen de un modelo 3D, simula la interacción entre los rayos de luz y las superficies. Si un trabajo no requiere visualización en tiempo real, las imágenes casi siempre se procesan manualmente a posteriori para obtener la mejor calidad. Pero a medida que surgen la realidad virtual, la realidad aumentada y la realidad mixta, hay una gran demanda de renderizado en tiempo real. Cuando el posprocesamiento ya no es una opción, todo el esfuerzo sólo puede aplicarse a la preparación de un modelo 3D, para ser más exactos, una escena. Uno de los mayores resultados de este esfuerzo es el proceso de diseño del material de renderizado basado en la física (PBR).
Un material PBR es capaz de simular cualquier característica (por ejemplo, un acabado metálico o mate) al interactuar con la luz. Este material consigue el fotorrealismo utilizando al menos cuatro tipos de mapas superpuestos que representan diferentes propiedades. El mapa difuso es el color real de un material, el mapa normal muestra las protuberancias y abolladuras, el mapa especular refleja la luz y el mapa de brillo hace que las superficies sean lisas o rugosas. Además de la transparencia, estos cuatro mapas son suficientes para describir el carácter visual de cualquier material. En un entorno virtual, los materiales PBR reaccionan a la luz lo suficientemente bien como para poder alterar el ambiente de una escena con sólo cambiar la fuente de luz.
La simulación de la luz en los motores de renderizado modernos está bien desarrollada, pero la creación de un material desde cero sigue requiriendo una atención absoluta a los detalles. Cuando se construye una escena para la visualización de arquitectura, la especificidad es importante tanto para el cliente como para el artista. Para crear un material, se necesitan múltiples referencias de varios fabricantes para obtener una comprensión objetiva del material en la vida real. En este caso, la chapa de pared especificada imita el aspecto del «eucalipto ahumado». Las imágenes de referencia del eucalipto muestran el patrón básico de la madera, a diferencia de los árboles comunes, hay estrías verticales interrumpidas por un patrón alterno, casi de tablero de ajedrez, que atraviesa horizontalmente pero también en un ligero ángulo.
Con sólo describir las principales señales visuales en las imágenes de referencia, descomponemos el material en patrones sencillos. Crear el material en procedimientos nos permite centrarnos en un detalle cada vez. Cada paso en el camino se registra y puede ser alterado individualmente sin desechar el resultado. Empezando por lo más obvio, (1) las estrías de la chapa de eucalipto ahumado pueden representarse mediante líneas verticales ligeramente alabeadas de distinta anchura. (2) A continuación, se combina un damero desplazado con el estriado, pero sigue pareciendo demasiado uniforme para ser orgánico. (3) Entonces, una mancha aleatoria se superpone a los patrones combinados anteriormente. Obsérvese que el patrón, hasta este punto, sigue siendo blanco y negro, (4) porque el mapeo de gradientes es más eficaz con más niveles de tonos que con menos. (5) En el último paso, una veta de madera genérica subyace al patrón principal de eucalipto para distinguirlo sutilmente de las superficies lisas. (6) El resultado de todo el procedimiento es una colección de mapas para un material PBR que puede reutilizarse en cualquier escena utilizando cualquier motor de renderizado.
