本文轉自Unity Connect博主 北京琳云信息科技有限責任公司
淺析常常嘴邊的理論知識 - PBR 技術
? ? ? ? 首先我們需要了解定義：（ Physically Based Rendering ）后來才發(fā)現(xiàn)這是一種新的渲染方式母怜，萬物皆以美為主，PBR 并不是“一項”技術屿储，它是由一系列技術的集合廉赔，基于物理的渲染過程铁瞒。PBR 它也是一種著色和渲染技術，用于更精確的描述光如何與物體表面互動。
PBR的優(yōu)勢：
（1）方法論和算法基于精確的計算公式液荸，免除創(chuàng)作表面的猜想過程蘸泻。
（2）在任何光照環(huán)境都能表現(xiàn)出正確的結果琉苇。
（3）為不同的藝術家，提供統(tǒng)一的工作流程悦施。
? ? ? ? 我們來講一下 PBR 流程和傳統(tǒng)區(qū)別：其實 PBR 就是不再使用 Specular Map 并扇，在 PBR 里是 Glossness （光澤可以理解成高光粗糙度）和 Metallicity （金屬），后面兩張基本都是灰度圖抡诞，需要在游戲引擎中調(diào)節(jié)效果穷蛹，據(jù)其他網(wǎng)上說法，一般公司會根據(jù)項目發(fā)一張材質球的表昼汗，所有的 Albedo? , Glossness , Metallicity 的值的范圍都在上面肴熏，根據(jù)物品的物理屬性來調(diào)整就行。
? ? ? ? 從 Unity3D 5.x 開始有兩個標準著色器顷窒，一個名為Standard蛙吏，我們稱它為標準著色器的標準版，另一個名為Standard（Specular Setup）蹋肮，我們稱它為標準著色器的高光版出刷，它們共同組成了一個完整的PBS光照明模型，且非常易于使用坯辩。其實這兩個 Shader 基本差不多馁龟，只是有細微的屬性參數(shù)上的區(qū)別。標準版這邊的 _Metallic（金屬性）漆魔、_MetallicGlossMap（金屬光澤貼圖）坷檩，被高光版的 _SpecColor（高光顏色）、_SpecGlossMap（高光顏色法線貼圖）所代替改抡。標準著色器主要是針對硬質表面（也就是建筑材質）而設計的矢炼，可以處理大多數(shù)現(xiàn)實世界的材質，例如石頭阿纤、陶瓷句灌、銅器、銀器或橡膠等。同時胰锌，它也可以非常出色地處理一些非硬質表面的材質骗绕，例如皮膚、頭發(fā)或布料等资昧。
（附注：PBS細析：基于物理的著色（Physically Based Shading酬土，簡稱PBS）就是以某種方式模擬現(xiàn)實中材質和光照的相互作用的一種著色方法。這種方法在需要光照和材質更加直觀和逼真地協(xié)同工作的場合下優(yōu)勢非常明顯格带〕方桑基于物理的著色模擬了光線在現(xiàn)實中的行為，實現(xiàn)了在不同的光照條件下的逼真效果叽唱。為實現(xiàn)這種效果需要遵循各種物理原理屈呕，包括能量守恒（也就是物體反射出去的光量不可能超過所接收的光量），F(xiàn)resnel反射（所有表面反射在掠射角（grazing angles）處更加強烈）尔觉，以及物體表面是如何自我遮擋等原理凉袱。）
官方標準材質文檔鏈接：https://docs.unity3d.com/Manual/StandardShaderMaterialParameters.html? ? ? ??
接著，我們具體學習一下 Unity3D 引擎標準著色器的一些關鍵的屬性與流程侦铜。
1、金屬工作流：（不易出錯钟鸵，省內(nèi)存钉稍，但是白邊現(xiàn)象更明顯），
? ? ? ? 1.1 Base Color ：( RGB-sRGB ) 包含信息：絕緣體棺耍，反射顏色贡未。金屬，反射率蒙袍。最亮色不應超越 240RGB 俊卤；最暗色應在 30-50RBG 之間；Base Color 不要包含其他光照信息害幅，比如 Amblient Occlusion 消恍；金屬反射率應該在 70%-100% 之間。也就是RGB 范圍在 180-255 以现。
? ? ? ? 1.2? Matallic Map ：( Grayscale-Linear )：描述哪些區(qū)域是金屬狠怨，那些是絕緣體。1 表示純金屬邑遏，0 表示絕緣體佣赖。如果Matalic Map 的灰度值低于 235 ，那么對應的 BaseColor 的反射率也應該降低一些记盒。
? ? ? ? 1.3 Roughness Map ：（ Grayscale-Linear ）：描述表面引起光纖漫反射的不規(guī)則程度憎蛤。這將改變光纖的方向，但是不會改變光線的強度纪吮。光滑表面會有小而亮的高光俩檬，而粗糙表面將會出現(xiàn)大而暗淡的高光萎胰。在這個灰度圖里面， 0 代表光滑表面豆胸，而 1 代表粗糙表面奥洼。Roughness Map 是一個“有故事”的貼圖，它會告訴你這個表面經(jīng)歷過那些嚴酷（或者平和）的環(huán)境晚胡。而公用的貼圖為環(huán)境光吸收灵奖，法線和高度貼圖。
2估盘、Specular工作流：
? ? ? ? 下面會講述一下鏡面反射工作流瓷患，其實Specular包含了全部的絕緣體 F0 信息，1.0 的 Diffuse 和 1.0 的 Specular 將會使得反射折射能量大于輸入能量遣妥，這違背了能量守恒定律擅编。也就是說在繪制貼圖時，你無法預覽結果箫踩。
? ? ? ? 2.1 Diffuse ：（ RGB-sRGB ）：包含 Albedo Color 爱态，但是不包含任何反射率信息。純金屬為黑色境钟，因為純金屬沒有顏色锦担，油漆和銹跡是需要帶有顏色的】鳎基礎顏色應不包含光照信息洞渔，除了 Micro-Occlusion。黑色不應低于 30-50sRGB 缚态，亮色不應高于 240sRGB磁椒。
? ? ? ? 2.2 Specular：（ RGB-sRGB ）：灰度值，表示非金屬 F0 玫芦。RGB 值浆熔，表示金屬吸收的不同波長的光線這種貼圖允許使用不同的 F0 值來表現(xiàn)非金屬。
? ? ? ? 2.3 Glossiness：與 Roughness 相反姨俩， 0 代表粗糙表面蘸拔，而 1 代表光滑表面。
3环葵、Ambient Occlusion ：表示有多少環(huán)境光调窍，可以被表面上的一個點吸收。AO 應該只影響 Diffuse 部分张遭，而不應該阻塞Specular部分邓萨。
4、Height Map：用于視差映射，通過增加可見的深度感來提高渲染的真實性缔恳。
5宝剖、Normal Map：不論PBR還是非PBR，NormalMap都是用來模擬表面細節(jié)歉甚，同時還會影響Roughness和Glossiness映射万细。 標準著色器源代碼的剖析：1) 兩個Shader源文件
Stardard.shader 著色器源文件 - 標準著色器的標準版
StardardSpecular.shader 著色器源文件 - 標準著色器的高光版
2) 七個CG頭文件
UnityStandardBRDF.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器處理BRDF材質屬性相關的函數(shù)與宏
UnityStandardConfig.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器配置相關的代碼（其實里面就幾個宏）
UnityStandardCore.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器的主要代碼（如頂點著色函數(shù)、片段著色函數(shù)等相關函數(shù)）
UnityStandardInput.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器輸入結構相關的工具函數(shù)與宏
UnityStandardMeta.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器meta通道中會用到的工具函數(shù)與宏
UnityStandardShadow.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器陰影貼圖采樣相關的工具函數(shù)與宏
UnityStandardUtils.cginc頭文件 - 用于存放標準著色器共用的一些工具函數(shù)
StandardShaderGUI.cs腳本文件 - 定義了特定的自定義編輯器UI界面
? ? 其實在學習成長路上纸泄，也不乏有各路大神精彩分享與學習赖钞。如果想深入學習的了解，下面的文章也可以很好的學習閱讀聘裁！
1雪营、【基于物理的渲染（PBR）白皮書】（三）迪士尼原則的BRDF與BSDF相關總結：https://zhuanlan.zhihu.com/p/60977923
2、理解PBR：從原理到實現(xiàn)（上）https://blog.csdn.net/Neil3D/article/details/83783638
3衡便、理解PBR：從原理到實現(xiàn)（下）https://blog.csdn.net/Neil3D/article/details/84112481
原文鏈接：https://connect.unity.com/p/unity3d-qian-tan-mei-zhu-na-xie-shi-pbrji-zhu?app=true
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