为什么要学 PBR

  • 所见即所得：参数与材质物理属性直接对应（金属度、粗糙度）
  • 跨光照一致性：在不同光照下表现更自然
  • 工业标准：Unity URP/HDRP、Unreal 默认都是 PBR

核心公式

渲染方程（Rendering Equation）

$$
L_o(p, \omega_o) = L_e(p, \omega_o) + \int_{\Omega} f_r(p, \omega_i, \omega_o) L_i(p, \omega_i) (n \cdot \omega_i) d\omega_i
$$

Cook-Torrance BRDF

$$
f_r = k_d \frac{c}{\pi} + k_s \frac{DFG}{4(\omega_o \cdot n)(\omega_i \cdot n)}
$$

  • D（法线分布函数）：常用 GGX / Trowbridge-Reitz
  • F（菲涅尔项）：常用 Schlick 近似
  • G（几何遮蔽函数）：Smith-GGX

参数对应

物理属性 美术参数 范围
反照率 Albedo 非金属 sRGB 0.2~0.9；金属读 F0
粗糙度 Roughness 0（镜面）~ 1（完全漫反射）
金属度 Metallic 0（绝缘体）或 1（金属），避免中间值
法线 Normal Map 切线空间常用

参考

  • 《Real-Time Rendering, 4th Ed.》Ch.9
  • LearnOpenGL: PBR Theory
  • Unity Shader 入门精要