PBR(基于物理的渲染)的原理及工作流程

作者:炫云 2024-03-25

您有没有想过 PBR 的原理及其工作流程到底是什么?本文将为你解答。

1、原理

PBR 的基本原理是制作逼真且具有视觉冲击力的效果图的基石。能量守恒是一项关键原则,可确保表面反射的光线总量不超过其接收的光线总量,从而准确描绘出材质对光的反应。

Fresnel(菲涅尔)效应是 PBR 的另一个基本原理,它描述了反射率随光线方向和视角的变化。这个属性控制着从不同角度观察时材质反射率的改变,有助于提高渲染场景的写实度与视觉丰富性。

反照率代表材质的基色,在 PBR 中起着举足轻重的作用,反照率影响着整体表面外观和视觉保真度。反照率准确传达材质颜色和反射率的基本组成部分,有助于提高渲染场景的逼真度。

反射是 PBR 的另一项关键原理,描述了材质如何反射光源。这个属性控制着反射表面的行为,决定了光线与材质的交互方式,从而产生逼真的高光、高光反射与折射光线,增加渲染视觉效果的深度与写实度。

在高光反射中,当光线照射到非常光滑的表面时,可以通过物理光学和几何光学这两种模型,轻松了解光线的表现。这些表面可完美地反射和透射光线,这表示所有光线都会朝一个方向传播。当光线从这些表面反射出来时,光线反弹的角度与入射的角度相同。

此外,模拟表面细节和不规则的法线贴图在 PBR 中也至关重要,它可传达复杂的表面特征,并增强渲染场景的整体细节与逼真度。

常态分布函数表示连续随机变量的概率分布,是 PBR 的另一个基本原理。它在模拟表面法线分布方面起着重要作用,影响着高光与纹理表面的交互作用,并有助于逼真地描绘材质细节和表面不规则性。这一功能通过表现表面特征的方向和分布,帮助您创建视觉丰富、准确的渲染效果。

整体来说,这些基本原则是基于物理的渲染技术不可或缺的基础。遵循这些原则,艺术家就能制作出具有视觉冲击力且逼真的渲染效果,准确描绘出光线和材质的行为。

2、PBR 工作流程

为 PBR 准备 3D 资产时,需要考虑高面数与低面数模型、UV 贴图、纹理贴图和高光反射这些要素,能实现逼真、具有一致性的艺术作品。

艺术家和开发人员必须在捕捉复杂细节的高多边形模型和为实时渲染和效率而优化的低多边形模型之间斟酌考虑。

此外,UV 贴图在拆 UV 三维模型以促进贴图(其中包含反照率贴图、法线贴图、金属度贴图和粗糙度贴图)的准确应用方面起着至关重要的作用,这些贴图对于传达材质属性和表面细节非常重要。

只要细致地处理这些注意事项,创作者可为 PBR 工作流程奠定扎实的基础,为创作出视觉震撼、身临其境的 3D 作品铺平道路。