물리 기반 렌더링(Physically Based Rendering, PBR)은 3D 컴퓨터 그래픽스에서 현실 세계의 물리적 특성을 모사하여 이미지를 생성하는 기술이다. 이 기법은 광원, 재질, 카메라 등 다양한 요소들 사이의 상호 작용을 물리적으로 정확하게 시뮬레이션하는 데 초점을 맞춘다. 물리 기반 렌더링은 사실적인 시각적 효과를 제공하기 위해 조명과 재질의 특성을 보다 정밀하게 표현하려는 목표를 갖고 있다.

PBR의 기본 원리는 빛의 행동을 연구한 물리 법칙에 기초한다. 자연에서 빛은 물체에 닿을 때 여러 방식으로 반사, 굴절, 흡수된다. 물리 기반 렌더링에서는 이러한 빛의 성질을 모델링하고, 이를 통해 사실적인 이미지를 생성한다. 예를 들어, 표면의 재질 특성은 미세한 구조와 질감을 반영해야 하며, 이는 빛이 해당 표면에서 어떻게 반응하는지를 결정짓는다. 이와 같은 접근은 실제 세계와 매우 유사한 비주얼을 만들어 내는 데 기여한다.

PBR에서는 두 가지 주요 개념인 마이크로페이 전반과 물리적 재질 모델을 사용한다. 마이크로페이 전반은 표면의 미세한 구조와 질감이 빛과 어떻게 상호 작용하는지를 설명하는 데 중요한 역할을 한다. 물리적 재질 모델은 실제 재질의 성질을 수학적으로 정의하여, 각 재질의 반사율, 투명도, 난반사 등의 복잡한 상호 작용을 명확하게 표현한다. 이러한 요소들은 렌더링 과정에서 더욱 사실적인 이미지를 만들기 위해 밀접하게 결합된다.

물리 기반 렌더링은 게임, 영화, 산업 디자인 등 다양한 분야에서 널리 사용된다. 특히 게임 그래픽에서는 실시간 렌더링의 성능을 극대화하는 흔치 않은 도전 과제를 가지고 있지만, PBR의 도입으로 인해 시각적 품질이 획기적으로 향상되었다. 또한 PBR은 텍스처와 재질 디자이너가 작업하는 데 있어 일관된 기준을 제공하여 다양한 플랫폼에서 더 나은 호환성과 효율성을 높이는 데 기여하고 있다. 이러한 특성 덕분에 물리 기반 렌더링은 현대 컴퓨터 그래픽스의 중요한 기법으로 자리잡았다.