MeshPhysicalMaterial: расширенный PBR

MeshPhysicalMaterial в Three.js представляет собой расширение MeshStandardMaterial и служит для реализации более сложного физически корректного рендеринга (Physically Based Rendering, PBR). Основная цель — дать возможность создавать материалы, имитирующие реальное поведение света при взаимодействии с различными поверхностями, включая металлы, пластик, стекло и другие сложные материалы.

Основные свойства

color Определяет основной цвет материала. При физически корректном рендеринге цвет влияет на отражение и рассеивание света.

roughness Коэффициент шероховатости поверхности.

  • Значение 0 — идеально гладкая зеркальная поверхность.
  • Значение 1 — полностью рассеянная поверхность.

metalness Определяет металлические свойства материала.

  • 0 — неметаллическая поверхность, отражение зависит от цвета.
  • 1 — металлическая поверхность, отражение полностью цветное.

clearcoat и clearcoatRoughness Эти свойства позволяют добавлять дополнительный слой лака на поверхность.

  • clearcoat задаёт интенсивность лакированного слоя.
  • clearcoatRoughness управляет шероховатостью этого слоя.

reflectivity Влияет на силу отражения для неметаллических материалов.

transmission Позволяет создавать прозрачные материалы с эффектом преломления света. Для полноценного стеклянного эффекта требуется включение transparent: true.

ior (Index of Refraction) Показатель преломления для прозрачных материалов, например, для стекла (1.5) или воды (1.33).

sheen и sheenRoughness Добавляют тонкий блеск, характерный для тканей и некоторых пластмасс.

Настройка текстур

MeshPhysicalMaterial поддерживает множество карт, которые влияют на физические свойства поверхности:

  • map — базовая цветовая текстура.
  • metalnessMap — задаёт металлическую составляющую по пикселям.
  • roughnessMap — управляет шероховатостью в разных точках.
  • normalMap — имитирует микрорельеф поверхности.
  • clearcoatMap — локальное влияние лака.
  • clearcoatRoughnessMap — локальная шероховатость лакированного слоя.
  • sheenColorMap и sheenRoughnessMap — управление блеском ткани.
  • alphaMap — маска прозрачности.

Использование этих текстур позволяет создавать высокореалистичные материалы с различными физическими свойствами на одной модели.

Примеры сочетания свойств

  • Металлическая поверхность с лаком:
const material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    color: 0x555555,
    metalness: 1,
    roughness: 0.2,
    clearcoat: 1,
    clearcoatRoughness: 0.1
});
  • Прозрачное стекло с преломлением:
const glassMaterial = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    color: 0xffffff,
    metalness: 0,
    roughness: 0,
    transmission: 1,
    thickness: 0.5,
    ior: 1.5,
    transparent: true
});
  • Ткань с блеском:
const fabricMaterial = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
    color: 0x8833aa,
    roughness: 0.6,
    metalness: 0,
    sheen: 1,
    sheenRoughness: 0.3
});

Влияние окружения

MeshPhysicalMaterial сильно зависит от освещения и окружения. Использование HDRI карт (environment maps) или cube maps значительно повышает реализм отражений и преломления.

envMapIntensity регулирует силу отражений от окружения. Комбинация PBR материалов с добавлением точечных, направленных и глобальных источников света создаёт сложные визуальные эффекты: мягкие отражения, цветные блики и прозрачность.

Особенности производительности

MeshPhysicalMaterial требует больше вычислительных ресурсов по сравнению с MeshStandardMaterial из-за дополнительных слоёв, прозрачности и сложных отражений. Для оптимизации:

  • Использовать карты меньшего разрешения для деталей, которые не критичны.
  • Минимизировать использование прозрачности и преломления, когда это не обязательно.
  • Объединять материалы с похожими свойствами для снижения количества рендер-проходов.

Совместимость с Post-Processing

Эффекты, такие как bloom, SSAO, depth-of-field, и tone mapping, усиливают визуальную реалистичность материалов.

  • Bloom подчёркивает блеск clearcoat и metallic-составляющих.
  • Tone mapping корректно отображает яркие отражения и прозрачность.

MeshPhysicalMaterial является инструментом для создания максимально реалистичных PBR материалов в Three.js, предоставляя гибкий контроль над свойствами поверхности, отражениями, прозрачностью и слоями блеска. Сочетание текстур, освещения и физических параметров позволяет моделировать любые поверхности — от матового пластика до стеклянных объектов с преломлением и тканевых поверхностей с тонким сиянием.

Оглавление