PBR-матеріали для AR: як досягти фізично коректної графіки

AR-об'єкт має виглядати невід'ємною частиною реального світу: відображати те саме освітлення, мати правдоподібні тіні, реагувати на зміну оточення. Це принципово відрізняє AR від VR, де освітлення контролює команда. В AR джерелом світла виступає реальне оточення, і PBR-пайплайн потребує зовсім іншого підходу. Ми часто стикаємося з задачею: об'єкт не просто накладається на картинку, а живе в ній. Помилки в матеріалах вбивають ілюзію: об'єкт виглядає пласким, неприродньо блищить або не ховається за реальними предметами. Розберемо, як цього уникнути.

Як оцінка освітлення впливає на матеріали?

ARKit (iOS) та ARCore (Android) надають Environment Probe і Light Estimation: дані про колірну температуру, інтенсивність та напрямок основного джерела. Але це оцінки, а не точні дані. Порівняння:

Точність Light Estimation ARCore достатня, щоб об'єкт не виглядав чужорідним, але для фотореалізму не вистачає. Завдання PBR-матеріалів в AR — створити фізично коректну базу, яка працює в широкому діапазоні: від яскравого дня до приглушеного офісу.

Чому Metallic workflow потребує налаштування?

В AR Foundation через URP стандарт — Metallic workflow. Але metallic поверхні критичні до якості Environment Probe: висока металічність при бідному Reflection Probe дає плоский сірий highlight. Для AR краще обмежувати Metallic значеннями 0.7–0.85 для «металевих» поверхонь і компенсувати roughness. Occlusion теж впливає: використовуйте AROcclusionManager для коректного приховування за реальними об'єктами. Об'єкти з прозорими або cutout матеріалами потребують окремої обробки в шейдері.

Як налаштувати матеріали під AR Foundation + URP?

Reflection Probes

Статичний cubemap в AR не відповідає реальному оточенню. Правильний підхід — AREnvironmentProbeManager з AR Foundation, який автоматично генерує cubemap з камери і оновлює Reflection Probe. Налаштуйте в Unity: AREnvironmentProbeManager на AR Session Origin, Automatic Placement включено, Environment Texture Filter Mode — Trilinear для плавної інтерполяції.

Конфігурація PBR-параметрів для AR

Практика: матеріал під мобільний AR на Android

На Android через ARCore Light Estimation API доступна сферична гармоніка другого порядку для навколишнього освітлення. В Unity AR Foundation дані приходять через ARLightEstimationData.mainLightDirection та ambientSphericalHarmonics. Кастомний URP ShaderGraph може напряму приймати ці дані і застосовувати до матеріалу, даючи більш точний ambient порівняно зі стандартним URP Lit. Для iOS ARKit надає Environment Texture (HDR cubemap) з оновленням кожні кілька кадрів — якість вища, але latency присутня. Матеріали для iOS-проектів можна налаштовувати агресивніше по specular.

Наприклад, у проекті мобільного додатку для меблевого бренду ми налаштовували PBR-матеріали для дерев'яних поверхонь. Використовували ARCore Light Estimation і кастомний ShaderGraph, що дозволило досягти фотореалістичності при змінному освітленні. FPS залишався стабільним на рівні 30 кадрів/с на пристроях середнього сегменту.

Тестування на фізичному пристрої

Фінальне тестування PBR-матеріалів для AR обов'язково проводиться на фізичному пристрої в різних умовах освітлення: яскравий сонячний день, штучне світло, півтінь. Емулятор не замінює це за жодних обставин.

Що входить в розробку PBR-матеріалу

• Створення текстур (Albedo, Roughness, Metallic, Normal) з урахуванням AR-специфіки
• Налаштування шейдера (URP Lit або кастомний ShaderGraph)
• Інтеграція AREnvironmentProbeManager і Light Estimation
• Тестування на 3+ фізичних пристроях (iOS та Android)
• Оптимізація продуктивності (FPS budget, draw calls)
• Документація по параметрах матеріалу
• Підтримка після здачі (2 тижні безкоштовних правок)

Типові помилки при створенні PBR в AR

• Використання занадто високого Metallic (1.0) — дає відблиски без урахування реального оточення.
• Нехтування Roughness: гладкі поверхні (0.1) виглядають неприродньо в AR.
• Відсутність тестів при різному освітленні — матеріал «працює» тільки в офісі, але не на вулиці.
• Ігнорування Occlusion — об'єкт не ховається за реальними предметами.

Терміни та вартість

Терміни залежать від складності: простий prop — від 2 робочих днів, складний асет (кілька material zones + кастомний шейдер) — від 5 робочих днів. Аудит існуючих матеріалів — 1 робочий день. Вартість розраховується індивідуально. Зв'яжіться з нами для оцінки вашого проекту. Наш досвід — 5+ років в AR/VR, понад 30 реалізованих проектів. Розробка ведеться під ключ з наданням вихідників та документації. Гарантуємо відповідність параметрів матеріалів під ваше AR-оточення. Отримайте консультацію інженера вже сьогодні.

VR та AR розробка

Коли ми вперше запускаємо проєкт у VR-гарнітурі, більшість команд стикається з одним і тим же: технічно все працює, але в гарнітурі або заколисує, або руки «плавають» із затримкою, або сцена виглядає сіпаною на периферії погляду. Це не баги у звичному розумінні — це наслідок того, що VR/AR розробка вимагає іншого підходу до архітектури рендеру, взаємодії та UX з самого початку проєкту. Наш досвід — понад 7 років у геймдеві, 15+ завершених VR/AR-проєктів для Meta Quest, SteamVR, PSVR2, HoloLens.

Платформи та SDK

Працюємо з усім актуальним стеком. OpenXR використовуємо як базовий шар скрізь, де це можливо — він дає кроссплатформеність між Meta, Valve Index, HP Reverb та іншими PC VR-пристроями. Поверх OpenXR будуємо на XR Interaction Toolkit (Unity) або VR Expansion Plugin (Unreal).

Як мінімізувати заколисування при локомоції у VR?

Locomotion — головне джерело motion sickness для недосвідчених VR-користувачів. Згідно з дослідженнями, близько 70% користувачів відчувають дискомфорт при неправильному налаштуванні руху (Oculus Developer Guidelines). Teleportation — стандартний спосіб навігації, коли плавне переміщення небажане.

Компоненти з XR Interaction Toolkit: TeleportationArea, TeleportationAnchor, TeleportationProvider. Базова реалізація працює «з коробки», але для продакшну доопрацьовуємо її в чотири кроки:

1. Налаштування XRRayInteractor з вигнутим променем (Bend Ray) — дуга телепортації виглядає натуральніше прямого променя, краще зчитується користувачами.
2. Додавання валідної зони приземлення — візуальний індикатор змінює колір при наведенні на перешкоду (червоний/зелений).
3. Впровадження fade transition — плавне згасання екрану (black fade) перед телепортом знижує дезорієнтацію.
4. Rotation snapping — після телепорту пропонуємо snap-поворот на 45° або 90° замість плавного, що знижує ризик заколисування.

Для проєктів, де потрібна плавна локомоція (екшн-ігри, симулятори), використовуємо comfort settings: віньєтування при русі, зниження FOV під час прискорення. Налаштування доступні користувачеві в меню — різні люди мають різний поріг чутливості.

Як зробити захоплення об'єктів у VR фізично реалістичним?

Це найнедооціненіша частина VR-розробки. Клієнти часто сприймають її як «просто анімація рук», але на практиці — складна система, де фізична коректність, відгукливість та комфорт вступають у суперечність.

Grab (захоплення)

XR Interaction Toolkit надає три типи Interactable для захоплення:

• XRGrabInteractable — стандартне захоплення, об'єкт слідує за контролером через фізичний joint або direct position/rotation
• XRSimpleInteractable — для об'єктів без фізичного переміщення (кнопки, важелі)
• Кастомні Interactable через наслідування від XRBaseInteractable

Attach Transform — часто ігнорована деталь. У кожного Interactable має бути правильно налаштований Attach Transform (точка, до якої рука «прилипає»). Без нього рукоятка пістолета опиниться по центру меша, а не там, де її тримають.

Для зброї та інструментів з дворучним захопленням — окрема система TwoHandGrab: ведуча рука визначає позицію, друга — орієнтацію. XR Interaction Toolkit підтримує це через XRTwoHandGrabInteractable або кастомну логіку з двома Attach Points.

Throw (кидок)

Чому velocity smoothing критичний для реалістичного кидка? Проблема в тому, що Rigidbody.velocity в момент відпускання контролера відображає миттєву швидкість, яка часто некоректна через дискретизацію трекінгу. Користувач робить швидкий рух зап'ястям — а об'єкт летить вдвічі повільніше.

Рішення: velocity smoothing за останні N кадрів (типово 5-10 кадрів, ~80-160 мс при 60 Гц) перед відпусканням. XR Interaction Toolkit робить це через VelocityEstimator. Додатково застосовуємо velocity scaling multiplier — невелике множення швидкості (1.2-1.5x) робить кидки суб'єктивно більш задовільними. Кутову швидкість (для об'єктів, які мають крутитися в польоті) також усереднюємо аналогічним чином.

AR: Plane Tracking та робота з оточенням

AR додає інший клас проблем — роботу з реальним, непередбачуваним оточенням. AR Foundation — кроссплатформенний шар поверх ARKit та ARCore. Більшість базових функцій (plane detection, raycasting, image tracking, face tracking) доступні через єдиний API.

Plane Detection

ARPlaneManager виявляє горизонтальні та вертикальні площини. Практичні нюанси:

• Ініціалізація займає час — користувач повинен оглянути приміщення, поки система будує карту. Потрібен явний onboarding з інструкцією «повільно водіть камерою по поверхнях».
• Площини нестабільні — їх межі та позиція оновлюються в міру накопичення даних. Об'єкти, розміщені на площині, потрібно прив'язувати через parenting до ARPlane, а не до світових координат.
• Злиття площин — два виявлені сегменти підлоги можуть злитися в один, що рухає якір. Для критичних якорів використовуємо ARAnchor замість прямої прив'язки до площини.

Оптимізація для VR: фреймрейт та комфорт

VR вимагає стабільного високого фреймрейту. Близько 60% часу розробки в мобільному VR йде на оптимізацію, а не на функціонал — ретрофіт у два рази дорожче правильної архітектури з першого спринту.

Single Pass Instanced Rendering

Головна оптимізація рендеру у VR. Без неї сцена рендериться двічі (для кожного ока), що подвоює draw calls. Single Pass Instanced рендерить обидва ока за один прохід через instancing: geometry обробляється один раз, шейдер отримує два view/projection matrix через GPU instancing. Вмикається в Unity через XR Plug-in Management > Rendering Mode: Single Pass Instanced. Важно: кастомні шейдери повинні підтримувати SPI — стандартні URP/HDRP шейдери підтримують, кастомні HLSL вимагають правки (UNITY_SETUP_STEREO_EYE_INDEX_POST_VERTEX та пов'язані макроси). Застосування цієї техніки скорочує кількість draw calls на 40-50%.

Foveated Rendering

На Meta Quest доступний Fixed Foveated Rendering (FFR) — зниження роздільної здатності на периферії кадру, де гострота сприйняття нижча. Налаштовується через OVRManager або Meta XR SDK:

OVRManager.fixedFoveatedRenderingLevel = OVRManager.FixedFoveatedRenderingLevel.High;
OVRManager.useDynamicFixedFoveatedRendering = true;

Dynamic FFR автоматично підвищує рівень при просадці фреймрейту — зручніше фіксованого в сценах зі змінним навантаженням.

IPD та Comfort Settings

IPD (Inter-Pupillary Distance) — відстань між зіницями, впливає на сприйняття глибини. На програмованому рівні в більшості пристроїв доступне лише читання IPD (OVRPlugin.GetSystemDisplayFrequency), фізичне налаштування — на гарнітурі. Для додатків з точним позиціонуванням (медичні симулятори, тренінги) враховуємо IPD у розрахунках масштабу сцени.

Haptics

Тактильний фідбек — недооцінений інструмент. Навіть простий вібраційний відгук при захопленні об'єкта або попаданні значно підвищує відчуття присутності. В середньому інтеграція тактильних патернів займає 30–80 годин на проєкт.

XR Haptics через OpenXR:

var hapticImpulse = new UnityEngine.XR.HapticCapabilities();
InputDevice device = InputDevices.GetDeviceAtXRNode(XRNode.RightHand);
device.SendHapticImpulse(0, amplitude: 0.5f, duration: 0.1f);

Для складних патернів (тактильна «текстура» поверхні при дотику, наростаюча вібрація при натягу тятиви лука) використовуємо Meta Haptics Studio — дозволяє дизайнити haptic-кліпи візуально.

Що входить у розробку VR/AR-додатку

При замовленні проєкту під ключ ми надаємо:

• Архітектурний документ з описом стеку, логіки рендеру та системи взаємодії
• Робочий прототип (MVP) для тестування на цільовому пристрої
• Інтеграцію необхідних SDK (Meta XR, OpenXR, AR Foundation та ін.)
• Оптимізацію під цільові частоти 72/90/120 Гц з профілюванням draw calls та FPS
• Тестування на фізичному обладнанні (Quest, SteamVR, HoloLens) із залученням користувачів
• Повну документацію по збірці, деплою та підтримці
• Навчання команди замовника (воркшоп по роботі з XR Toolkit)
• Гарантійну підтримку протягом 1 місяця після здачі

Що впливає на вартість та терміни

VR/AR проєкти дорожчі за звичайні ігри аналогічного обсягу. Ітерації повільніші — кожну правку потрібно тестувати в гарнітурі, емулятор не передає реальний досвід. Motion sickness змушує переробляти частину концептуальних рішень після першого плейтесту. Оптимізація займає суттєву частку часу — для мобільного VR (Quest) до 60-70% циклу. Для проєктів під Quest починаємо оптимізацію з першого спринту.

Отримайте консультацію по вашому проєкту — оцінимо задачу, стек та терміни. Замовте розробку VR/AR-додатку під ключ з гарантією стабільного фреймрейту.