PBR与各种光照

今天把PBR和各种相关的光照总结一下吧，后续还会有补充
https://www.unrealengine.com/zh-CN/blog/gdcc2015-pbr
https://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/88936992
https://zhuanlan.zhihu.com/p/33464301
https://zhuanlan.zhihu.com/p/49736244
https://en.wikipedia.org/wiki/Bidirectional_reflectance_distribution_function

PBR(Physicallly-Based-Rendering)

PBR就是BRDF + IBL

字面意思翻译就是 ，基于物理的渲染。这样的渲染更加真实，更加写实。

• 直接光源(Direct Light): 能直接发光的物体(太阳，灯，蜡烛…)
• 间接光源(InDirect Light): 仅仅反弹其他物体的光源(天光，照在物体上互相弹射的光)

• 金属: 可以反射70%-90%的入射光线。不同金属吸收不同波长的光线，导致返回的光线带有颜色

• 非金属: 可以反射4%的入射光线, 其余(折射， 吸收，漫反射)，暗的吸收多，亮的吸收少

• 漫反射: 反射光线方向随机。

• 镜面反射: 反射光线方向为一个方向。

• 微表面理论: 有些被挡住产生阴影，视觉上会产生模糊的反射

双向反射分布函数BRDF

描述了入射光线经过某个表面反射后在出射方向的分布(因为眼从不同角度看，亮度是不同的。)

$$f=\frac{d{L}_r(w_r)}{d{E}_i(w_i)}$$

L是辐亮度。E是辐照度，r是反射光，i是入射光

• 然后迪士尼原则的BRDF

$$f(l,v)=diffuse+\frac{D({\theta }_h)F({\theta }_d)G({\theta }_l,{\theta }_v)}{4cos{\theta }_{l}cos{\theta }_v}$$

• D是微表面分布函数，主要负责反射specular peak 的形状
• F为菲涅尔反射系数
• G为几何衰减

Lambert模型

$$I_D=L\cdot N=|L||N|cos\theta =cos\theta$$

phong式光照

$$I_p=Ambient+Diffuse+Specular$$
$$I_p=Colo{r}_{rgb}+L\ast N+(R\ast V{)}^{\alpha }\ast i$$
i是强度，a控制高光大小

bilin-phong式光照

相当于对phong式光照 的一个优化
$$I_p=Colo{r}_{rgb}+L\ast N+(N\ast H{)}^{\alpha }\ast i$$

fixed3 specular1 = _LightSpecColor.rgb * pow(max(0, dot(worldNormal, worldHalfDir)), _Shininess1 * 20) * _SpecIntensity1