一篇文章看懂:什么是PBR?

学习建模的同学肯定会听说过PBR,它就像“一键美颜”一样,让模型师的工作变得效率高且质量更好。

PBR全称是Physically Based Rendering,是一种以物理上精确的方式模拟光与材质相互作用的渲染技术。它通过考虑材质的物理特性(例如反射率、粗糙度和透明度)来创建更真实、更可信的图形。

由于其高度的易用性以及方便的工作流,可以在不同的软件中渲染出相同的效果,而不必担心切换软件造成的材质效果差异,已经被电影和游戏业界广泛使用。


基于物理的渲染材质

PBR 有两个工作流程:金属(Metallic)/粗糙度(Roughness)和镜面(Specular)/光泽度(Glossiness)。目前用的比较多的工作流程是Metallic/Roughness。

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支持PBR 金属/粗糙度流程的主流3D软件

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使用 PBR 金属/粗糙涂漆材质
并在Marmoset Toolbag 中渲染的 3D 模型

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从上图示例可以看出,相同的 PBR 材质用于在不同3D软件中渲染相同的 3D 模型,可以得到一致的结果。


纹理贴图

在 PBR 工作流程中,需要烘焙以下几张贴图:

◆ 漫反射贴图(Base Color/Albedo):定义材质的颜色。它决定了渲染对象的表面吸收了多少光、反射了多少光。

◆ 金属或金属度(Metallic or Metalness):定义材料表面有多少像金属一样反射。在大多数情况下,为 0.0(非金属)或 1.0(金属)烘焙为黑白纹理,但某些独特的材料可能需要部分,例如丝绸。

◆ 粗糙度(Roughness):定义材料表面的粗糙度或光滑度。粗糙度值为 0.0 将创建一个完全光滑的表面,而粗糙度值为 1.0 将创建一个完全粗糙且漫反射的表面。

还有一些其他常用的贴图,例如:法线贴图(Normal map)、不透明度(Opacity)、环境光遮蔽( Ambient Occlusion)、自发光( Emissive)和高度(Height)。

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PBR 工作流程中材质属性的直观分解
所需的纹理贴图是颜色、金属和粗糙度,还使用了法线和不透明贴图


PBR工作流程中不同值的示例

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漫反射:定义材质颜色的 RGB 值或漫反射纹理

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金属度:值越高,材料的反射特性越金属。PBR 工作流程中,烘焙纹理贴图时,金属值为0为黑色,金属值为1为白色

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非金属的粗糙度(金属 0.0):值越高,反射光就会向更多方向散射。在烘焙的纹理贴图中,粗糙度为 0 为黑色,粗糙度为 1 为白色。

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金属的(金属 1.0)的粗糙度:较粗糙金属中的镜面高光始终遵循能量守恒定律。

如以上对比效果所示,PBR材质有更多细节,让画面逼真了好几个度!而工作量跟传统贴图相比,并不会更复杂。


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