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PBR材质在三维动画中的应用
作者：冯硕来源：《世界家苑学术》2017年第11期
摘要：以metalrough模型为例，PBR流程主要使用diffuse、rough
ess、metallic、
ormal这四个属性来定义一个材质。ar
old和Vray中虽然没有metallic这个属性，但是只要我们正确设置Fres
el和Reflecta
ceatNormal等参数即可使用PBR流程的概念关键词：渲染；菲尼尔；反射；粗糙度；PBR；diffuse；rough
ess；metallic；
ormal；ar
old；Vray；MetallicPBR现在作为电影和游戏开发的重要渲染手法，可以实现大多数真实材质表现。PBR的全拼是PhysicallyBasedRe
deri
g，翻译过来是基于物理的渲染方法，PBR流程可以非常优秀地描述日常生活中我们遇到的大多数材质，在很大程度上实现真实的物理效果。PBR流程最早出现于电影的照片级真实的渲染，近几年由于硬件性能的不断提高，已经大量运用于PC游戏与主机游戏的实时渲染，几款著名的3D引擎均有了各自的实现，同时在影视动漫的三维制作中也被广泛使用。PBR材质与我们平时使用的材质存在一定的差异。具体来说，以目前最流行的metalrough模型为例，PBR流程主要使用diffuse、rough
ess、metallic、
ormal这四个属性来定义一个材质，其中diffuse、rough
ess、
ormal都和影视行业中使用一致，分别指材质的漫反射颜色、粗糙度、以及法线。这里最难理解的是这个metallic属性，Metallic翻译过来是金属度，一般Metallic设置为0的时候，这个材质就不是金属，而是电介质材质（非金属类材质的总称）；Metallic设置为1的时候，这个材质就是金属材质。然而，我们依然不能把metallic这个属性与我们常用的材质模型联系起来，几乎找不到已有的经验与之对应。那么这个属性到底控制的是什么呢？实际上这个参数真正控制的东西是F0，也就是菲尼尔反射中，与摄像机视线垂直的面的反射率。菲尼尔反射大家都很熟悉，简单来说，就是与视线垂直的地方反射弱，与视线相对比较平行的地方反射强，它定义的是物体表面与摄像机视线夹角0度和90度的反射率变化属性。之所以要叫F0，是因为摄像机视线与这个区域面法线的夹角为0度。当metallic值为0的时候，F0的值是004；而当metal
ess值位1的时候，F0的值是1；metallic是01的中间变化的时候，F0也会在004和1之间进行对应的线性插值。与之对应的F90，是摄像机视线与这个区域面法线的夹角为90度表面，一般情况下F90都等于1，处于完全反射状态。在实际的使用过程中我们只要把我们平时常用的属性和这个PBR流程的属性对应起来就行。比如，我们在r