Materialzuordnung für Modellformate
Wenn eine Quellressource als Modell konvertiert wird, erstellt der Konverter Materialien für alle Gittermodelle. Die Art und Weise, in der Materialien erstellt werden, kann überschrieben werden. Bei der Konvertierung werden jedoch standardmäßig PBR-Materialien erstellt. Da alle Quelldateiformate wie FVX ihre eigenen Konventionen zum Definieren von Materialien besitzen, müssen diese den PBR-Materialparametern von Azure Remote Rendering zugeordnet werden.
In diesem Artikel werden die genauen Zuordnungen zum Konvertieren von Materialien aus Quellressourcen in Runtimematerialien aufgeführt.
glTF
Nahezu alle Zuordnungen der glTF 2.0-Spezifikation werden in Azure Remote Rendering unterstützt, mit Ausnahme von EmissiveFactor und EmissiveTexture.
Die folgende Tabelle zeigt die Zuordnung:
| glTF | Azure Remote Rendering |
|---|---|
| baseColorFactor | albedoColor |
| baseColorTexture | albedoMap |
| metallicFactor | metalness |
| metallicTexture | metalnessMap |
| roughnessFactor | roughness |
| roughnessTexture | roughnessMap |
| occlusionFactor | occlusion |
| occlusionTexture | occlusionMap |
| normalTexture | normalMap |
| normalTextureInfo.scale | normalMapScale |
| alphaCutoff | alphaClipThreshold |
| alphaMode.OPAQUE | alphaClipEnabled = false, isTransparent = false |
| alphaMode.MASK | alphaClipEnabled = true, isTransparent = false |
| alphaMode.BLEND | isTransparent = true |
| doubleSided | isDoubleSided |
| emissiveFactor | - |
| emissiveTexture | - |
Alle Texturen in glTF können über einen texCoord-Wert verfügen, der ebenfalls in den Azure Remote Rendering-Materialien unterstützt wird.
Eingebettete Texturen
In Dateien vom Typ *.bin oder *.glb eingebettete Texturen werden unterstützt.
Unterstützte glTF-Erweiterung
Zusätzlich zu den Basisfeatures unterstützt Azure Remote Rendering die folgenden glTF-Erweiterungen:
- MSFT_packing_occlusionRoughnessMetallic
- KHR_materials_unlit: Entspricht Farbmaterialien. Diese Erweiterung wird für selbstleuchtendes Material empfohlen.
- KHR_materials_pbrSpecularGlossiness: Anstelle von Metallischen Rauheitstexturen können Sie diffuse Glanz-Glanz-Texturen bereitstellen. Die Azure Remote Rendering-Implementierung unterliegt direkt den Konvertierungsformeln der Erweiterung.
FBX
Das FBX-Format ist proprietär, und FBX-Materialien sind im Allgemeinen nicht mit PBR-Materialien kompatibel. FBX verwendet komplexe Beschreibungen der Oberflächen mit vielen eindeutigen Parametern und Eigenschaften, von denen nicht alle in der Azure Remote Rendering-Pipeline verwendet werden.
Wichtig
Die Modellkonvertierungspipeline von Azure Remote Rendering unterstützt nur FBX 2011 und höher.
Das FBX-Format definiert einen konservativen Ansatz für Materialien. In der offiziellen FBX-Spezifikation gibt es nur zwei Typen:
- Lambert: Dieser Typ wird seid einiger Zeit nicht mehr oft verwendet, wird jedoch weiterhin unterstützt, indem zur Konvertierungszeit in Phong konvertiert wird.
- Phong: Fast alle Materialien und Inhaltstools verwenden diesen Typ.
Das Phong-Modell ist präziser und wird als einziges Modell für FBX-Materialien verwendet. Im Folgenden wird es als das FBX-Material bezeichnet.
Die Maya-Anwendung verwendet zwei benutzerdefinierte Erweiterungen für FBX, indem benutzerdefinierte Eigenschaften für PBR- und Stingray-Materialtypen definiert werden. Diese Details sind nicht in der FBX-Spezifikation enthalten, daher werden sie derzeit nicht von Azure Remote Rendering unterstützt.
FBX-Materialien verwenden das Konzept „Diffuse-Specular-SpecularLevel“ (Streuung-Glanzfarbe-Glanzfarbenstärke), daher müssen die anderen Parameter für die Konvertierung einer Streuungstextur in eine Albedo-Zuordnung berechnet werden, um diese von der Streuung zu subtrahieren.
Alle Farben und Texturen in FBX befinden sich im sRGB-Farbraum (auch als Gamma-Raum bekannt), jedoch verwendet Azure Remote Rendering bei der Visualisierung einen linearen Raum und konvertiert am Ende des Frame alles wieder in den sRGB-Farbraum. Die Azure Remote Rendering-Ressourcenpipeline konvertiert alles in den linearen Raum, um es als vorbereitete Daten an den Renderer zu senden.
In dieser Tabelle wird die Zuordnung von Texturen der FBX-Materialien zu Azure Remote Rendering-Materialien veranschaulicht. Einige werden nicht direkt, sondern in Kombination mit anderen an den Formeln beteiligten Texturen verwendet (z. B. der Streuungstextur):
| FBX | Azure Remote Rendering |
|---|---|
| AmbientColor | Occlusion Map |
| DiffuseColor | Wird für Albedo verwendet, Metallartigkeit |
| TransparentColor | Wird für den Alphakanal von Albedo verwendet |
| TransparencyFactor | Wird für den Alphakanal von Albedo verwendet |
| Opacity | Wird für den Alphakanal von Albedo verwendet |
| SpecularColor | Wird für Albedo verwendet, Metallartigkeit, Rauheit |
| SpecularFactor | Wird für Albedo verwendet, Metallartigkeit, Rauheit |
| ShininessExponent | Wird für Albedo verwendet, Metallartigkeit, Rauheit |
| NormalMap | NormalMap |
| Bump | Wird in NormalMap konvertiert |
| EmissiveColor | - |
| EmissiveFactor | - |
| ReflectionColor | - |
| DisplacementColor | - |
Die obige Zuordnung ist der komplexeste Teil der Materialkonvertierung, da viele Annahmen getroffen werden müssen. Diese Annahmen werden im Folgenden erläutert.
Einige der folgenden Definitionen werden unten verwendet:
Specular=SpecularColor*SpecularFactorSpecularIntensity=Specular.Red ∗ 0.2125 +Specular.Green ∗ 0.7154 +Specular.Blue ∗ 0.0721DiffuseBrightness= 0.299 ×Diffuse.Red2 + 0.587 ×Diffuse.Green2 + 0.114 ×Diffuse.Blue2SpecularBrightness= 0.299 ×Specular.Red2 + 0.587 ×Specular.Green2 + 0.114 ×Specular.Blue2SpecularStrength= max(Specular.Red,Specular.Green,Specular.Blue)
Die SpecularIntensity-Formel stammt von hier. Die Helligkeitsformel wird in dieser Spezifikation beschrieben.
Roughness
Roughness wird mithilfe dieser Formel aus Specular und ShininessExponent berechnet. Die Formel ist eine Schätzung der Rauheit des Phong-Glanzfarbenexponenten:
Roughness = sqrt(2 / (ShininessExponent * SpecularIntensity + 2))
Metallartigkeit
Metalness wird mithilfe dieser Formel der glTF-Spezifikation aus Diffuse und Specular berechnet.
Hierbei wird folgende Gleichung gelöst: Ax2 + Bx + C = 0. Im Grunde reflektieren dielektrische Oberflächen etwa 4 % des Lichts auf eine glänzende Art und Weise, der Rest wird verstreut. Metallische Oberflächen reflektieren kein Licht verstreut, sondern komplett glänzend. Diese Formel hat einige Nachteile, da es keine Möglichkeit gibt, zwischen glänzenden Plastik- und glänzenden Metalloberflächen zu unterscheiden. In den meisten Fällen wird davon ausgegangen, dass die Oberfläche metallische Eigenschaften aufweist, weshalb glänzende Plastik- oder Gummioberflächen nicht erwartungsgemäß aussehen.
dielectricSpecularReflectance = 0.04
oneMinusSpecularStrength = 1 - SpecularStrength
A = dielectricSpecularReflectance
B = (DiffuseBrightness * (oneMinusSpecularStrength / (1 - A)) + SpecularBrightness) - 2 * A
C = A - SpecularBrightness
squareRoot = sqrt(max(0.0, B * B - 4 * A * C))
value = (-B + squareRoot) / (2 * A)
Metalness = clamp(value, 0.0, 1.0);
Albedo
Albedo wird aus Diffuse, Specular und Metalness berechnet.
Wie im Abschnitt zur Metallartigkeit beschrieben, reflektieren dielektrische Oberflächen etwa 4 % des Lichts.
Hierbei wird der Wert Metalness als Faktor für die lineare Interpolation zwischen den Farben Dielectric und Metal verwendet. Wenn der Wert für Metallartigkeit (metalness) 0.0 lautet, liegt je nach Glanzfarbe entweder eine dunkle Farbe (bei hohem specular-Wert) vor, oder die Streuung wird nicht geändert (wenn kein specular-Wert vorhanden ist). Wenn ein großer metalness-Wert vorliegt, verschwindet die Streufarbe zugunsten der Glanzfarbe.
dielectricSpecularReflectance = 0.04
oneMinusSpecularStrength = 1 - SpecularStrength
dielectricColor = diffuseColor * (oneMinusSpecularStrength / (1.0f - dielectricSpecularReflectance) / max(1e-4, 1.0 - metalness))
metalColor = (Specular - dielectricSpecularReflectance * (1.0 - metalness)) * (1.0 / max(1e-4, metalness))
albedoRawColor = lerpColors(dielectricColor, metalColor, metalness * metalness)
AlbedoRGB = clamp(albedoRawColor, 0.0, 1.0);
AlbedoRGB wurde mithilfe der obigen Formel berechnet, jedoch erfordert der Alphakanal weitere Berechnungen. Das FBX-Format ist bezüglich der Transparenz ungenau und verfügt über viele Möglichkeiten, diese zu definieren. Verschiedene Inhaltstools nutzen verschiedene Methoden. Die Idee besteht darin, sie in einer Formel zu kombinieren. Jedoch werden einige Ressourcen fälschlicherweise transparent gerendert, wenn sie nicht auf gleiche Weise erstellt wurden.
Dies wird aus TransparentColor, TransparencyFactor und Opacity berechnet:
Wenn Opacity definiert ist, verwenden Sie den Wert direkt: AlbedoAlpha = Opacity.
Wenn TransparencyColor definiert ist, gilt: AlbedoAlpha = 1.0 - ((TransparentColor.Red + TransparentColor.Green + TransparentColor.Blue) / 3.0), andernfalls
Wenn TransparencyFactor definiert ist, dann gilt: AlbedoAlpha = 1.0 - TransparencyFactor.
Die letzte Albedo-Farbe besitzt vier Kanäle, die AlbedoRGB mit AlbedoAlpha kombinieren.
Zusammenfassung
Zusammenfassend gilt, dass der Albedo-Wert dem originalen Diffuse-Wert sehr ähnlich ist, wenn der Specular-Wert nah an null (0) ist. Andernfalls ähnelt die Oberfläche einer metallischen Oberfläche und verliert die Streufarbe. Die Oberfläche sieht polierter und spiegelnder aus, wenn ShininessExponent groß genug und Specular hell ist. Andernfalls sieht die Oberfläche rau aus und reflektiert die Umgebung kaum.
Bekannte Probleme
- Die aktuelle Formel funktioniert nicht sonderlich gut für einfache farbige Geometrie. Wenn
Specularausreichend hell ist, werden alle Geometrien reflektierende metallische Oberflächen ohne Farbe. Dieses Problem können Sie in diesem Fall umgehen, indem Sie denSpecular-Wert auf etwa 30 % des ursprünglichen Werts festlegen oder indem Sie die Konvertierungseinstellung fbxAssumeMetallic verwenden. - PBR-Materialien wurden vor kurzem zu den Inhaltserstellungstools
Mayaund3DS Maxhinzugefügt. Diese verwenden benutzerdefinierte Blackboxeigenschaften, um sie an FBX zu übergeben. Azure Remote Rendering liest diese Eigenschaften nicht, da sie nicht dokumentiert sind und das Format proprietär ist.