PBR envtools

by Cedric Pinson / @trigrou @sketchfab

• Cedric Pinson, Developer OpenGL/WebGL.
• Je suis co fondateur et CTO de sketchfab
• Je vais presenté les outils qu'on utilise pour le rendu PBR
• faire une update par rapport a mon talk de l'année derniere

Light [1]

Micro geometry

• Comment la lumiere interagit avec la matiere ?
• quasi toutes les surfaces on des micro geomtry
• ce sont des micro bosse plus grandes qu'une longeur d'onde de lumiere, mais trop petit pour etre visible
• chaque point refletes et refracte la lumiere dans differentes directions
• L'apparence de la surface est un agregat de toutes les directions des reflection/refractions

Surface rough

• Moins une surface est lisse et plus la reflection sera flou

Surface plane

• Plus c'est lisse et plus la reflection est nette, comme un miroir

Approximation

Diffuse / Specular

• Expliquer la refraction
• Diffuse correspond au resultat de la refraction/scatering/absorption
• Specular la reflection

Microfacet Specular BRDF [1]

• F, Fresnel factor
• G, Geometry function
• D, Normal distribution function
• C'est une parti de cette formule qu'on va precalculer dans les outils d'environment
• Allez voir les liens pour le detail

Diffuse [2]

• La partie diffuse va aussi etre precalculer
• Disney Brent Burley
• Oren nayar
• De plus en plus ya un desir d'integrer un model qui prend en compte la roughness dans le brdf de diffuse

Image Based Lighting

Use enfironment as lightsource

• En general on integre le BRDF sur la lumiere qui vient de toutes les directions
• L'environment est comme un cache de la radiance qui vient de toutes les directions
• Dans les jeux on va pre/computer des environments localisé qui vont etre utilisé a la place de l'environment global
• Permet d'avoir des reflection localisé

Prefiltering Environment

• Mitsuba [4] for reference
• Diffuse, Cubemap / SH - cubemapgen [5]
• Specular, Cubemap - UE4 [6], Frostbite [7]

• Le prefiltering, introduit par Brian Karis, ca permet d'integrer le BRDF sur une cubemap et une texture de lookup
• Splitté en 2 fonctions
• Lod roughness
• Specular, c'est precalculer un environment pour un niveau de roughness donné
• Diffuse (lambert), c'est l'integration de l'hemisphere en une point
• Diffuse, brdf avec roughness
• Utiliser mitsuba pour faire des tests de rendu
• a chaque point on regarde la roughness, et on choisie dans le bon niveau de LOD
• 11 Min

WebGL Stats [8]

Cubemap seams

No ARB_seamless_cube_map extension

AMD cubemap gen has code to fixup [5]

image from Ignacio Castaño post [9]

Panorama lod fallback

better alternative Octahedral projection [10]

• besoin de shifter les uvs en fonction du lod
• slower than cubemap access
• d'autre method, jeff russel webgl insight

Envtools [11]

• Spherical Harmonics for diffuse
• Panorama and Cubemap GGX
• Environment preview
• Blurred environment background
• Color encoding (float,rgbe,rgbm,luv)
• MulitThread / OpenCL

• Slow
• Sample count
• 5 min

Demo [4]

• Gold
• roughness constante, metalness [0-1]
• non metal, roughness [0-1]
• metal, roughness [0-1]
• montrer les pb d'encoding
• cubemap 256 donne deja une bonne resolution
• montrer les differents models
• montrer les pb d'aliasing
• 7 min

Samples count

• Depends on the HDR range
• Depends on roughness level

• On peut faire varier le nombre de sample
• plus le roughness est haut et plus ya besoin de sample car le lob est plus grand

Samples range:1500

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

• Enlever le soleil et les lumiere forte
• et les simulé en dehors pour eviter de les integrer dans les environments

Optimization

• Prefiltered importance sampling [12]
• Precompute all samples [13] @padraichennessy
• Color encoding (float/rgbe/rgbm/luv) [14] [15]

Importance Sampling [12]

Importance Sampling [12]

Color Encoding

float

rgbm

rgbe

luv

• on a choisi luv pour notre context
• c'est celui qui presente le moins de bug visible

Color Encoding

float

rgbm

rgbe

luv

• on a choisi luv pour notre context
• c'est celui qui presente le moins de bug visible

Storage 256

• store bitplane instead of interleaved

Resources

Thank you