物理ベースレンダリングに入門するための連載の第1回です。 今回は物理ベースレンダリングの概念とその背後にある考え方についてまとめます。 はじめに 物理ベースレンダリングとは 物体に入射する光の行方 エネルギー保存の法則 フレネル反射 反射した光の行方 マイクロファセット 幾何減衰 屈折した光の行方 サブサーフェイス・スキャタリング 拡散反射の簡易モデル まとめ 連載一覧 はじめに この連載では物理ベースレンダリングに関する基礎的な知識をまとめていきます。 まずこの第1回目では物理ベースレンダリングの概念について説明します。 第2回では実装を行う上で用いる式を一通り紹介し、第3回ではUnityにおける実装を行います。 リアルタイムレンダリングを前提としているため、オフラインのパストレーシングなどの話題は取り扱いません。 また物理ベースレンダリングと銘打ってはいますが、シェーディングモデルを中

GLSLで物理ベースシェーディングを試すために、いろいろなBRDFを実装してみました。 サンプルを以下においておきました。マクロで使用するBRDFを変更することができます。 http://glslsandbox.com/e#54592.0 マウス位置のx方向でroughnessパラメータを、y方向でmetallicパラメータを変更することができます。 下準備 BRDFを定義する際に使用する変数です。 \begin{eqnarray} \rho_{d}&:& 拡散リフレクタンス\\ \rho_{s}&:& 鏡面リフレクタンス\\ \vec{n}&:& 法線(normal)ベクトル\\ \vec{v}&:& 視線(view)ベクトル\\ \vec{l}&:& 光源(light)ベクトル\\ \vec{r}&:& 反射(reflect)ベクトル\\ \vec{h}&:& ハーフ(half)ベクト

前回 の続き。 The Mathematics of Shading 電磁気学 radiometry の観点から光 light を考えるのに、ひとまずは放射輝度 radiance だけをみることにする。ここでは、放射輝度を「1本のレイから放射される光の量」を定義する値として用いる。理論的には波長に応じた放射輝度を考える必要があるけど、実際にはもっと簡略化して RGB の 3 要素をまとめて扱うことにする。 The BRDF BRDF は双方向反射率分布関数 Bidirectional Reflectance Distribution Function の略で、表面 surface が光を受けたときの反応 response を定量化するための関数だ。これは、入射ベクトル l、反射ベクトル v を球面座標系の θ と φ で扱う、4次元関数となる。v の回転は BRDF に影響を与えないが、異

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Research Report n° 8468 — February 2014 — 47 pages Understanding the Masking-Shadowing Function in Microfacet-Based BRDFs Eric Heitz, Project-Team Maverick http://hal.inria.fr/hal-00942452Abstract このレポートは、マイクロファセットBRDFの幾何減衰項 (G項) (masking-shadowing functions) について「よくある疑問」に答えるために書かれたものだ。G項は、マイクロサーフェスを視線方向に射影した、マイクロサーフェスの可視領域を決めるためのものだ ということを念頭に置いて、その領域上での法線分布と、そこから導出されるマイクロファセットBRDFの一般形式について述べる。 正し

概要 この記事はレイトレ Advent Calendar 2016の20日目の記事です。 昨年8月、レイトレ合宿3!!!に初参加してレイトレを始めて実装したのですが、自分が一番最初に実装したマテリアルはランバート、完全鏡面とガラスでした。このような単純なマテリアルでも実際に絵が出力されると楽しいものです。しかし欲が出てくると Roughnessを持った金属表面を描画したい…。さらに言えばRoughnessをテクスチャで制御してディティールアップを狙いたい…。 という気分に駆られるようになります。しかし、いざ実装しようと調べてみるとGGX, Beckmann, Blinn, Phongなどのあらゆる人名が登場し、初学者の前に立ちはだかります。そこで今回はBlenderのCyclesレンダラーなどでも用いられているGGXという法線分布モデルを例に説明したいと思います。 2017/09/17追記

Introduction - はじめに R&D部に所属しつつ、社内のPlaygroundエンジンを開発しているピコアです。 今回のテーマは最新描画APIのVulkanです。 Vulkanはグラフィックス処理APIトレンドの最先端にあるもので、ゲーム開発者が従来よりもGPUのパワーをきめ細かく制御できます。 そのかわりに開発者がさまざまな責任を負うことにもなります。 Vulkanの使い方や細かなAPIの説明などはネット上のあちこちで見つけられるので、今回はあまり触れません。 この記事の目的は、ゲームエンジンの開発者が実際にVulkanを利用した感想、学習中に得られた経験・苦労、そしてVulkanの良いところについての知見の共有です。 History of 3D Graphic APIs - 描画APIの歴史 まず、グラフィックスAPIの歴史と変遷をおさらいします。 内容は設計思想の流れと時代

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第八弾・レンズディストーション編 特に実写合成時での、トラッキング、コンポジット時におけるレンズディストーションの扱い方、考え方についてまとめました。 レンズディストーションと画角の関係性は？ ・歪みの種類 レンズディストーションには主に樽型と糸巻き、又はそれらが複合的に起きている陣笠型といわれる歪曲収差ということは以前の記事でも書きました。 これらを補正しようとした時問題になるのが最近増えてきたアクションカム等の超広角レンズや魚眼レンズの歪みです。これらの補正には通常のレンズとは別の補正モデル、係数が本来必要でソフトによって対応が異なります。同じようなパラメータを持っていても内部の計算式が異なるためソフトによって対応が異なります(実質的に殆どのソフトが対応していません)。 例えばGopro素材をNukeなどでも見ため的には補正出来ても、元に戻すため反転したディストーション値をを入れると元

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Reference: Eric Veach, Ph.D. dissertation, Stanford University, December 1997. Abstract Table of Contents Full Dissertation Abstract Light transport algorithms generate realistic images by simulating the emission and scattering of light in an artificial environment. Applications include lighting design, architecture, and computer animation, while related engineering disciplines include neutron tra