创建时间
Mar 27, 2023 06:49 AM
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技术详解
渲染
Origin
zhuanlan.zhihu.com
没想到有一天写个文也要内卷了。
各位大佬们都已经这么拼了，我也只能往下限再更探一步。
免责声明：
1、本文涉及的内容自洽 (it works) 且接近物理表现，但非物理正确
2、本文超级简单，所以也没有多少技术含量
正文开始，首先请出本文的演员，一个切了一刀的球 (侧视)：
然后我们让摄像机对准演员的正脸，给个环境光，先来看一组效果：
从上面的图我们引出第一组知识点，对于非金属来说：
1、物体表面的着色分为两部分，Diffuse 表示漫反射着色，Specular 表示镜面反射着色，两者加起来就是最终的渲染结果。
2、镜面反射的强弱受视角影响，当视角与物体表面垂直时，反射非常微弱 (普遍在 4% 左右，几乎看不出来)。物体表面和视线夹角越小反射越强，在接近平行的时候，可以得到类似镜子的效果。
3、不论什么颜色的非金属，Specular 颜色都是一样的 (光色 * 百分比)
第 1 条是整个 PBR 的根基。但是其实可以不用一上来就硬啃背后的公式算法，完全可以先把这个事情当作一种法则，对于美术来说可以不用管背后的原理，而新手程序也可以先把下面的东西熟悉了之后，再去查资料深入了解。
而第 2 条，就是著名的菲涅尔效果了：
然后我们再来看第二组效果。
从上面的图我们引出第二组知识点：
1、金属没有漫反射，Specular 是啥颜色最终就是啥颜色。
2、不同颜色的金属，Specular 颜色是不一样的 (光色 * 物色)
3、从最终结果上来说，透过黄色的非金属和黄色的金属去观察白色的墙，金属上观察到的结果是 (白色 * 黄色)，非金属上观察到的结果是 (黄色 + 白色 * 百分比)
然后我们再来看第三组效果。
从上面的图我们引出第三组知识点：
1、Roughness 只影响 Specular。
2、Roughness 越高 Specular 越模糊，Roughness 为 1 时 Specular 看上去就像颜色比较暗淡的漫反射。
然后我们再来看第四组效果。
从上面的图我们引出第三组知识点：
1、Metallic 决定 Diffuse 和 Specular 的比例分配。Metallic 越高 Specular 所占的比重越高。
2、Diffuse 和 Specular 的总和能量恒定，一者提升另一者必然降低。
当然，这里面涉及一个问题就是，Metallic 到底可不可以是非 0 非 1 的中间值。
其实从微观层面上来讲，在 PBR 体系下一种物质要么是金属，要么是非金属，不是 0 就是 1。但是从宏观层面讲，金属度贴图就这么点像素。当金属表面覆盖灰尘时，一个像素里 50% 是灰尘，50% 是金属，为了还原视觉效果这个值只能取 0.5。所以 Metallic 当然也就可以是小数。
最后补一点，前面讲了 Diffuse 和 Specular 加起来就是 Final Color。
这里就再提一句很多时候的称呼不规范问题。
有的项目把基础色贴图叫做 Diffuse 贴图，其实严格来说这种叫法是有问题的。
这张图可以叫 Albedo，也可以叫 BaseColor，但就是不适合叫 Diffuse
因为 Diffuse 从意思上来说就是讲光射到物体表面上扩散开来
（光 + Albedo）是因，（Diffuse）是果。
有的 PBR 资源网站同时提供了 Albedo 贴图 + Diffuse 贴图，其中 Diffuse 就是光照之后的图。
如果不区分这两个东西，下资源是可能会出问题的。 > 本文由简悦 SimpRead 转码