PBR渲染

# PBR渲染

• PBR是一个基于物理渲染 模仿光的实际行为 让图形看起来更真实的一种渲染

# PBR组成部分

• 灯光属性：直接照明、间接照明、直接高光、间接高光、阴影、环境光闭塞
• 表面属性：基础色、法线、高光、粗糙度、金属度

# PBR灯光部分

# 光线类型

入射光

• 直接照明：直接从光源发射阴影物体表面的光
• 间接照明：环境光和直接光经过反弹第二次进入的光

反射光

• 镜面光：在经过表面反射聚焦在同一方向上进入人眼的高亮光
• 漫发射：光被散射并沿着各个方向离开表面

# 光与表面相互作用类型

• 直接漫反射：从源头到四面八方散发出来的直接高光

• 直接高光：直接来自光源并被集中反射的光

• 间接漫反射：来自环境的光被表面散射的光

• 间接高光：来自环境光并被集中反射的光

# 表面属性

# 基础色

• 定义表面的漫反射颜色
• 真实世界的材料不会比20暗或比240 sRGB亮
• 粗糙表面具有更高的最低~ 50srgb
• 超出范围的值不能正确发光，所以保持在范围内是至关重要的

基础色贴图制作注意点：

• 不包括任何照明或阴影
• 基本颜色纹理看起来应该非常平坦
• 使用真实世界的度量或获取最佳结果的数据

# 法线

• 定义曲面的形状每个像素代表一个矢量
• 该矢量指示表面所面对的方向即使网格是完全平坦的
• 法线贴图会使表面显得凹凸不平
• 用于添加表面形状的细节，这里三角形是实现不了的
• 因为它们表示矢量数据，所以法线贴图是无法手工绘制的

# 镜面

• 用于直接和间接镜面照明的叠加
• 当直视表面时，定义反射率
• 非金属表面反射约4%的光
• 0.5代表4%的反射
• 1.0代表8%的反射但对于大多数物体来说太高了
• 在掠射角下，所有表面都是100%反射的，内置于引擎中的菲涅耳项

镜面贴图制作注意点：

• 高光贴图应该大多在0.5
• 使用深色的阴影来遮盖不应该反光的裂缝
• 一个裂缝贴图乘以0.5就是一个很好的高光贴图

# 粗糙度

• 表面在微观尺度上的粗糙度
• 白色是粗糙的
• 黑色是光滑的
• 控制反射的“焦点”
• 平滑=强烈的反射
• 粗糙=模糊的，漫反射

粗糙度贴图制作注意点

• 没有技术限制-完全艺术的选择
• 艺术家可以使用这张地图来定义表面的“特征”，并展示它的历史
• 考虑一下被打磨光滑、磨损或老化的表面

# 金属度

• 两个不同的着色器通过金属度混合他们
• 基本色变成高光色而不是漫反射颜色
• 金属漫反射是黑色的
• 在底色下，镜面范围可达100%
• 大多数金属的反光性在60%到100%之间
• 确保对金属颜色值使用真实世界的测量值，并保持它们明亮
• 当金属为1时，镜面输入将被忽略

粗糙度贴图制作注意点:

• 将着色器切换到金属模式
• 灰度值会很奇怪，最好使用纯白色或黑色
• 当金属色为白色时，请确保使用正确的金属底色值
• 没有黑暗金属这回事
• 所有金属均为180srgb或更亮

# 非金属和金属对比

非金属

• 基础颜色=漫反射
• 镜面反射=0-8%

金属

• 基础颜色=0-100%的镜面反射
• 镜面=0%
• 漫反射总是黑色的

# 总结

MeshStandardMaterial (opens new window)标准网格材质 是three.js中基于物理的渲染（PBR）的材质 性能消耗较大 并且需要灯光才能显示

1. PBR是基于物理渲染的着色模型，PBR着色模型分为材质和灯光两个属性。
2. 材质部分由：***基础色、法线、高光、粗糙度、金属度来定义***材质表面属性的。
3. 灯光部分是由：***直接照明、间接照明、直接高光、间接高光、阴影、环境光闭塞***来定义照明属性的。
4. 通常我们写材质的时候只需要关注材质部分的属性即可，灯光属性都是引擎定义好的直接使用即可。
5. PBR渲染模型不但指的是PBR材质，还有灯光，两者缺一不可。

# 参考文献

PBR资料 (opens new window)