Câu trả lời:
Đây là một chủ đề lớn hơn nhiều so với có thể được đề cập trong một câu trả lời, nhưng ngắn gọn:
Tạo bóng dựa trên vật lý có nghĩa là bỏ lại các mô hình hiện tượng , như mô hình bóng Phong, được chế tạo đơn giản để "nhìn tốt" một cách chủ quan mà không dựa trên vật lý theo bất kỳ cách nào, và chuyển sang các mô hình chiếu sáng và bóng mờ xuất phát từ định luật vật lý và / hoặc từ các phép đo thực tế của thế giới thực, và tuân thủ nghiêm ngặt các ràng buộc vật lý như bảo tồn năng lượng.
Ví dụ, trong nhiều hệ thống kết xuất cũ hơn, các mô hình tô bóng bao gồm các điều khiển riêng cho các điểm nổi bật nhất từ đèn điểm và phản xạ môi trường thông qua một sơ đồ khối. Bạn có thể tạo một shader với specular và sự phản chiếu được đặt thành các giá trị cực kỳ khác nhau, mặc dù cả hai đều là cùng một quy trình vật lý . Ngoài ra, bạn có thể đặt đầu cơ thành bất kỳ độ sáng tùy ý nào, ngay cả khi nó sẽ khiến bề mặt phản xạ nhiều năng lượng hơn so với thực tế nhận được.
Trong một hệ thống dựa trên vật lý, cả ánh sáng điểm và phản xạ môi trường sẽ được điều khiển bởi cùng một tham số và hệ thống sẽ được thiết lập để tự động điều chỉnh độ sáng của cả hai thành phần cơ bản và khuếch tán để duy trì bảo toàn năng lượng tổng thể. Ngoài ra, bạn sẽ muốn đặt độ sáng cụ thể thành giá trị thực cho vật liệu bạn đang cố gắng mô phỏng, dựa trên các phép đo.
Ánh sáng hoặc bóng râm dựa trên vật lý bao gồm BRDF dựa trên vật lý, thường dựa trên lý thuyết microfacet và vận chuyển ánh sáng chính xác, dựa trên phương trình kết xuất (mặc dù gần đúng trong trường hợp trò chơi thời gian thực).
Nó cũng bao gồm những thay đổi cần thiết trong quy trình nghệ thuật để sử dụng các tính năng này. Chuyển sang một hệ thống dựa trên vật lý có thể gây ra một số khó khăn cho các nghệ sĩ. Trước hết, nó đòi hỏi ánh sáng HDR đầy đủ với độ sáng thực tế cho các nguồn sáng, bầu trời, v.v. và điều này có thể làm quen với các nghệ sĩ ánh sáng. Nó cũng đòi hỏi các nghệ sĩ kết cấu / vật liệu phải làm một số điều khác biệt (đặc biệt đối với đặc điểm kỹ thuật) và họ có thể bị thất vọng vì mất kiểm soát rõ ràng (ví dụ: khóa các điểm nổi bật và phản xạ môi trường như đã đề cập ở trên; các nghệ sĩ sẽ phàn nàn về điều này). Họ sẽ cần một chút thời gian và hướng dẫn để thích nghi với hệ thống dựa trên vật lý.
Về mặt tích cực, một khi các nghệ sĩ đã thích nghi và có được sự tin tưởng vào hệ thống dựa trên vật lý, họ thường sẽ thích nó hơn, bởi vì có ít thông số tổng thể hơn (ít công việc hơn để họ điều chỉnh). Ngoài ra, các vật liệu được tạo ra trong một môi trường ánh sáng nhìn chung cũng trông ổn trong các môi trường ánh sáng khác. Điều này không giống như các mô hình đặc biệt hơn, trong đó một tập hợp các tham số vật liệu có thể trông tốt vào ban ngày, nhưng nó lại phát sáng một cách lố bịch vào ban đêm, hoặc một cái gì đó tương tự.
Dưới đây là một số tài nguyên để xem xét ánh sáng dựa trên vật lý trong các trò chơi:
Và tất nhiên, tôi sẽ cảm thấy hối hận nếu tôi không đề cập đến Kết xuất dựa trên vật lý của Pharr và Humphreys, một tài liệu tham khảo tuyệt vời về toàn bộ chủ đề này và rất đáng để bạn dành thời gian, mặc dù nó tập trung vào ngoại tuyến thay vì kết xuất theo thời gian thực.
"Chính xác về mặt vật lý" có nghĩa là kết quả trông giống như trong thực tế, giả định rằng thực tế sẽ được định hình và kết cấu giống nhau. Điều đó có nghĩa là tất cả các bề mặt phản chiếu ánh sáng, chủ yếu là khuếch tán, vì vậy hầu hết ánh sáng là gián tiếp. Ngoài ra, ánh sáng có thể đi qua các vật liệu.
Và đúng vậy, một phần cụ thể của sét thực tế vật lý bao gồm mô hình chính xác của ánh sáng phản xạ từ một bề mặt. Phong là một xấp xỉ hợp lý, nhưng chỉ hoạt động tốt đối với các nguồn sáng điểm - vì vậy không phải cho các nguồn sáng gián tiếp, mà bạn sẽ có rất nhiều trong một cảnh thực tế.
Hãy nhớ rằng "chính xác về mặt vật lý" vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu - không chỉ là làm thế nào để mô hình hóa nó trong máy tính, mà còn là thực tế. Chỉ vài năm trước, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một số tinh thể phản chiếu phản chiếu gấp đôi lượng ánh sáng trở lại nguồn so với các hướng khác.