PBR基础知识干货分享(一)

发表于2018-03-06
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基于物理规则的渲染(PBR)这个概念是指使用逼真的阴影/光照模型与测得的材质参数值一起准确地表示真实世界的材料。下面就和大家下PBR基础知识干货,希望有助于大家去掌握PBR。

PBR的优势:
  1. 方法论和算法基于精确的计算公式,免除创作表面的猜想过程。
  2. 在任何光照环境都能表现出正确的结果
  3. 为不同的艺术家,提供统一的工作流程

PBR有两种工作流,一种是基于金属的,一种是基于镜面反射的。

对应的Unity引用Enlighten光照引擎之后,带来的两种新的Shader,Standard 和Standard(Specular Setup)

以及

一、金属工作流:(不易出错,省内存,但是白边现象更明显)
1. base color:(RGB-sRGB)
包含信息:绝缘体,反射颜色。金属,反射率。
最亮色不应超越240RGB。
最暗色应在30-50RBG之间。
base color不要包含其他光照信息,比如 amblient occlusion。
金属反射率应该在70%-100%之间。也就是RGB 180-255
油漆和氧化的部分应该按照绝缘体处理。

2. matallic map:(Grayscale-Linear)
描述哪些区域是金属,那些是绝缘体。
1 表示纯金属。0表示绝缘体。
如果matalic map的灰度值低于235,那么对应的basecolor的反射率也应该降低一些。

3. roughness map:(Grayscale-Linear)
描述表面引起光纤漫反射的不规则程度。这将改变光纤的方向,但是不会改变光线的强度。
光滑表面会有小而亮的高光,而粗糙表面将会出现大而暗淡的高光。
在这个灰度图里面,0代表光滑表面,而1代表粗糙表面。
roughness map是一个“有故事”的贴图,它会告诉你这个表面经历过那些严酷(或者平和)的环境。

而公用的贴图为环境光吸收,法线和高度贴图。

二、Specular工作流
为何镜面反射工作流容易出错呢,因为Specular包含了全部的绝缘体F0信息,1.0的Diffuse 和 1.0的Specular将会使得反射折射能量大于输入能量,这违背了能量守恒定律。也就是说在绘制贴图时,你无法预览结果。

diffuse:(RGB-sRGB)
包含albedo color,但是不包含任何反射率信息。
纯金属为黑色,因为纯金属没有颜色,油漆和锈迹是需要带有颜色的。
基础颜色应不包含光照信息,除了micro-occlusion
黑色不应低于30-50sRGB
亮色不应高于240sRGB

specular:(RGB-sRGB)
灰度值,表示非金属F0
RGB值,表示金属吸收的不同波长的光线
这种贴图允许使用不同的F0值来表现非金属。

glossiness:
与Roughness相反,0代表粗糙表面,而1代表光滑表面。

三、Ambient Occlusion
表示有多少环境光,可以被表面上的一个点吸收。
AO应该只影响Diffuse部分,而不应该阻塞Specular部分。

四、Height Map
用于视差映射,通过增加可见的深度感来提高渲染的真实性。

五、Normal Map
不论PBR还是非PBR,NormalMap都是用来模拟表面细节,同时还会影响Roughness和Glossiness映射。

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