简单易懂的PBR(PHYSICALLY BASED RENDERING)原理介绍

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次世代游戏级别

 

3D-Coat完全支持新行业标准次世代游戏引擎特性——BPR基于物理的渲染!

最棒的是将复杂逼真的材质覆盖满模型只需要一个笔刷!

在本节中,我们将介绍什么是基于物理的渲染……

什么是基于物理渲染?

这是一种考虑了物体一些物理属性的渲染过程。这种方法提供了在现实世界中材料的外观。

我们如何看见周围的事物?

我们可以看到我们周围的事物,是因为光线从物体表面反弹出来进入我们的眼睛。一部分光线散射,造成称之为漫反射(Diffuse)的效应,另一部分从表面相反的角度反弹出来,导致称之为反射(Reflection)及高光(Specular)的效应。

金属和非金属(绝缘体)反射和散射光不同。 反照率(Albedo),能量守恒(energy conservation),菲涅耳(fresnel)效应和复杂的表面起伏结构也会给表面的视觉外观带来影响。

金属和绝缘体有什么区别?

绝缘体是具有明显的散射并且高光较弱(塑料、织物、木材、混凝土、油漆等)的材料。 由于漫散射,我们可以看到红色塑料是红色的。 由于反射,我们可以看到表面上的眩光。

金属(钢、铁、金、铜、黄铜、银等)是没有漫反射的材料(漫反射都是黑色),但明显具有彩色反射。铜具有黑色漫反射和红色强反射。黄金具有黑色漫反射和明亮的黄色反射。银有黑色的漫反射和明亮的白色反射。

什么是反照率?

反照率是反射和散射光的能量总和。粗略地说,是无论绝缘体还是金属我们看到的材料表面颜色。绝缘体的反照率和扩散颜色匹配,而金属不是。所有金属都有黑色漫反射,但由于反射,我们看不到黑色。例如,我们看到黄金出现黄色而不是黑色,因为黑色是漫反射。由于这个原因,反照率更适合艺术家使用。

什么是能量守恒?

简单地说,反射强度越高,漫反射的强度越低。这是因为漫反射和反射扩散的强度总和不能超过落在表面上的光线强度。

什么是菲涅耳效应?

描述它的最简单方法——光在表面上的入射角越小,反射越强。 大自然中的所有材料都有这种效果。有趣的是,在0度时,所有材料都反射了100%的光,但反射外观由于复杂的表面结构存在损耗。

材料表面的结构如何影响反射?

这几乎可以包含仅在显微镜下可见的微起伏、微小孔、凹陷或划痕的任何表面。当反射看起来模糊时,会导致表面粗糙度的影响。如果表面光滑,没有细微的起伏,那么反射将是完全清晰的。

那么对于以上物理属性,艺术家应该怎么做?

纹理现在更容易了!能量守恒原理和菲涅耳效应没有任何干扰,艺术家只需要3个纹理:
反照率(Albedo)——表面颜色的彩色纹理。
金属度(Metalness)——黑色和白色纹理,黑色像素定义绝缘体表面,白色定义金属。
粗糙度(Roughness)——黑色和白色纹理,像素越亮,反射越模糊。

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