Tässä artikkelissa käsitellään ongelmaa Fysiikkaperusteinen renderöinti, joka on olennainen ongelma nykyisessä kontekstissa. Fysiikkaperusteinen renderöinti on aihe, joka on herättänyt kiinnostuksen monissa ihmisissä, koska sillä on syvällisiä vaikutuksia useilla aloilla. Historiallisesta lähestymistavasta Fysiikkaperusteinen renderöinti on ollut tutkimuksen ja keskustelun kohteena vuosien ajan, ja sen läsnäolo on edelleen merkittävää nyky-yhteiskunnassa. Tämän artikkelin tarkoituksena on tarjota kattava näkemys Fysiikkaperusteinen renderöinti:stä, tutkia sen monia puolia ja tarjota tietoinen näkökulma sen tärkeydestä ja vaikutuksista nykyään. Kriittisen ja reflektiivisen analyysin avulla pyritään lisäämään ymmärrystä ja tietoisuutta Fysiikkaperusteinen renderöinti:stä, mikä osaltaan rikastuttaa keskustelua ja pohdintaa aiheesta.
Fysiikkaperusteinen renderöinti (engl. Physically based rendering, PBR) on joukko renderöintitekniikoita, joilla pyritään saamaan realistisempaa grafiikkaa mallintamalla valon käyttäytymistä (fotorealismi).[1] PBR perustuu approksimaatiolle todellisuudesta, joka perustuu fysiikan periaatteisiin.[1]
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.[2] Renderöinnin laskentaan vaikuttavia tekijöitä ovat esimerkiksi valaistus, pinnan muodot, materiaalit, kamerat ja näytteistys.[3] Menetelmän tarkoituksena on tuottaa grafiikkaa erilaisiin valaistusolosuhteisiin vähemmällä työmäärällä.[4] Menetelmä keskittyy muun muassa seuraaviin osa-alueisiin:[5]
Valon aallonpituus on merkittävä tekijä useissa kohdissa.[6]
Tekniikkaa on käytetty muun muassa Remember Me -videopelin valaistuksessa.[7] Menetelmä valittiin helpottamaan resurssien uudelleenkäyttöä ja vähentämään pelin tuotantoaikaa.[7] Pelissä käytetään muokattua versiota Unreal Engine 3 -pelimoottorista, jossa käytetään Blinn microfacet -nimellä tunnettua menetelmää.[7] Blinn microfacet on fysiikkapohjainen toteutus pinnan ja valon reaktiosta, joka mallinnetaan Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) -menetelmällä.[7]
Suomalaisista peleistä Wreckfest on yksi tekniikkaa käyttävistä ajopeleistä.[8]
Matt Pharr, Greg Humphreys ja Pat Hanrahan on palkittu konseptien formalisoinnista ja referenssitoteutuksesta fysiikkaperusteiselle renderöinnille, joka on julkaistu heidän kirjassaan.[9][10] Myös termiä Physically Based Shading on käytetty toisinaan.[11][12]