回答:
これは、回答でカバーできるよりもはるかに大きなトピックですが、簡単に言えば、
物理ベースのシェーディングとは、フォンシェーディングモデルのような現象論的モデルを残すことを意味します。フォンモデルは、物理学に基づいていないため、主観的に「見栄えがよくなる」ように構築されており、物理学および/または現実世界の実際の測定から、そしてエネルギー保存などの物理的制約に厳密に従います。
たとえば、多くの古いレンダリングシステムでは、シェーディングモデルに、ポイントライトからのスペキュラハイライトと、キューブマップを介した環境の反射のための個別のコントロールが含まれていました。両方が同じ物理プロセスのインスタンスであっても、鏡面反射と反射を非常に異なる値に設定してシェーダーを作成できます。さらに、表面が実際に受け取ったよりも多くのエネルギーを反射する場合でも、鏡面反射光を任意の明るさに設定できます。
物理ベースのシステムでは、ポイントライトの鏡面反射と環境反射の両方が同じパラメーターによって制御され、システムは鏡面反射コンポーネントと拡散コンポーネントの両方の明るさを自動的に調整して全体的なエネルギー節約を維持するように設定されます。さらに、測定に基づいて、シミュレートしようとしているマテリアルの現実的な値に鏡面反射光の明るさを設定する必要があります。
物理ベースのライティングまたはシェーディングには、通常はマイクロファセット理論に基づく物理ベースのBRDFと、レンダリング方程式に基づく物理的に正しい光輸送が含まれます（リアルタイムゲームの場合はかなり近似されます）。
また、これらの機能を利用するために必要なアートプロセスの変更も含まれています。物理ベースのシステムに切り替えると、アーティストが混乱する可能性があります。まず最初に、光源や空などの現実的なレベルの明るさのフルHDR照明が必要です。これには、照明アーティストが慣れるのに時間がかかる場合があります。また、テクスチャ/マテリアルのアーティストはいくつかのことを異なる方法で行う必要があり（特にスペキュラの場合）、コントロールが明らかに失われることでイライラすることがあります（たとえば、スペキュラハイライトと環境の反射を上記のようにロックすると、アーティストはこれについて不満を言うでしょう）。物理ベースのシステムに適応するには、時間とガイダンスが必要です。
プラス面として、アーティストが物理ベースのシステムに適応して信頼を得ると、全体的にパラメーターが少なくなる（調整する手間が少なくなる）ため、通常はアーティストが気に入ってしまいます。また、1つの照明環境で作成されたマテリアルは、通常、他の照明環境でも美しく見えます。これは、一連のマテリアルパラメータが昼間は見た目が良いかもしれないが、夜間などとんでもなく白熱するような、その場限りのモデルとは異なります。
ここでは、ゲームで物理ベースの照明を探すためのリソースをいくつか紹介します。
そしてもちろん、PharrとHumphreysによるフィジカルベースのレンダリングについて言及しなかった場合は、このレンダリング全体について驚くべきリファレンスであり、リアルタイムレンダリングではなくオフラインに重点を置いていますが、時間をかける価値は十分あります。
「物理的に正しい」とは、現実の形状とテクスチャが同じであると仮定すると、結果が実際に見えるように見えることを意味します。つまり、たとえば、すべての表面が光を反射し、ほとんどが拡散するため、ほとんどの光は間接光です。また、光は物質を通過する可能性があります。
そして、はい、物理的に現実的な稲妻の特定の部分には、表面から反射された光の正しいモデリングが含まれます。Phongは妥当な近似ですが、点光源に対してのみ有効です。したがって、物理的に現実的なシーンで多く使用される間接光源には適していません。
「物理的に正しい」というのはまだ研究分野であることに注意してください-コンピュータでそれをモデル化する方法だけでなく、現実も。科学者が他の方向と比較して2倍の量の光を反射して光源に戻すことを科学者が発見したのはほんの数年前のことです。