PBR物理渲染、IBL基于图像
0 说在开始
PBR总结文章有很多，如 Ubp.a总结文章， moriya苏蛙可总结文章，以及 LearnOpenGLPBR章节部分等等。都是优秀的文章，不在过多重复和赘述，这里给出需要学习的内容以及我所实现的场景。
整个场景的代码： https://github.com/douysu/person-summary如果对您有帮助，还请给一个star，如果大家发现错误以及不合理之处，还希望多多指出。
1 运行效果
[运行效果视频链接]
2 所需知识和概念
总结学习过程中涉及到的知识和概念。
-
微平面模型
-
辐射度量学（Radiometry）
- 辐射通量（Radiant flux）
- 辐射强度（Radiant Intensity）
- 辐照度（Irradiance）
- 辐射率 （Radiance）
- 立体角
-
渲染方程（Render Equation）
- BRDF（Bidirectional Reflective Distribution Function）
- Cook-Torrance 微表面模型
- 正态分布函数（Normal Distribution Function）
- 菲涅尔方程（Fresnel Rquation）
- 几何函数（Geometry Function）
- 常见PBR材质
-
基于图像的照明（Image Based Lighting, IBL）
- 通过Environment Map生成漫反射Irradiance贴图
- 通过Environment Map生成带有粗糙度Roughness的镜面Irradiance贴图
- 采样及积分（蒙特卡洛方法）
总结的只是重点内容，还有HDR、Gamma变换等内容在LearnOpenGL中查看。
3 踩坑及优化
LearnOpenGL的IBL代码比较冗余，个人在此基础上进行优化，优化部分如下。
3.1 PBR纹理加载优化
代码涉及加载较多纹理，复制粘贴很难受，完成优化：
const int sphereNum = 8;
std::string inputPath = "resources/textures/pbr";
std::string twoInputPath[] = { "/gold/", "/slipperystonework/", "/ornate-celtic-gold/", "/bamboo-wood-semigloss/", "/wornpaintedcement/", "/paint-peeling/", "/Titanium-Scuffed/", "/wrinkled-paper/" };
std::string allTextureName[] = { "albedo.png", "normal.png", "metallic.png", "roughness.png", "ao.png" };
unsigned int sphereMap[sphereNum][5];
for (int i = 0; i < sphereNum; i++)
{
std::string tempInputPath = inputPath + twoInputPath[i];
for (int j = 0; j < 5; j++)
{
std::string lastInputPath = tempInputPath + allTextureName[j];
sphereMap[i][j] = loadTexture(FileSystem::getPath(lastInputPath).c_str());
}
}
3.2 assimp模型数据加载顺序
assimp模型加载顺序与Shader中数据输入顺序不同，需要修改，否则无法完成加载模型。
// set the vertex attribute pointers
// vertex Positions
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)0);
// vertex normals
glEnableVertexAttribArray(1);
glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, TexCoords));
// vertex texture coords
glEnableVertexAttribArray(2);
glVertexAttribPointer(2, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, Normal));
#version 330 core
layout (location = 0) in vec3 aPos;
layout (location = 1) in vec2 aTexCoords;
layout (location = 2) in vec3 aNormal;
out vec2 TexCoords;
out vec3 WorldPos;
out vec3 Normal;
uniform mat4 projection;
uniform mat4 view;
uniform mat4 model;
void main()
{
TexCoords = aTexCoords;
WorldPos = vec3(model * vec4(aPos, 1.0));
Normal = mat3(model) * aNormal;
gl_Position = projection * view * vec4(WorldPos, 1.0);
}
3.3 完整项目配置
从零配置了一个PBR VS项目，其中涉及到lib，dll，等文件导入，配置好的项目在这里找到： https://github.com/douysu/person-summary
4 参考
[1] LearnOpenGL
[2] 闫令琪-现代计算机图形学入门-Ray Tracing
[3] 以及其他博主文章