PBR相关资料汇总

概念理解

• BRDF，双向反射分布函数。大致就是在给定表面点上，输入入射向量和出射向量，算出出射辐射率和入射辐照度的比率。
  • ，这样定义能够配平渲染方程。

资料

• 汇总讲解PBR https://www.cnblogs.com/timlly/p/10631718.html
  • 非常棒，文末还介绍了一些工具。
• 讲了0.04的使用，提到一个基于物理的Blinn-Phong。https://zhuanlan.zhihu.com/p/21961722
• 补充阅读（很多被第一篇引用了）
  • LearnOpenGL的PBR章节【非常适合全部读一遍】
  • 分析了BRDF怎么推导的 https://zhuanlan.zhihu.com/p/21376124
  • 讲了很多数学理论 https://blog.selfshadow.com/publications/s2013-shading-course/hoffman/s2013_pbs_physics_math_notes.pdf
  • 一些数学公式 http://graphicrants.blogspot.com/2013/08/specular-brdf-reference.html
  • Unreal 的实现 https://blog.selfshadow.com/publications/s2013-shading-course/karis/s2013_pbs_epic_notes_v2.pdf
  • CSDN 上 idovelemon 的blog，也挺有用的，主要讲了IBL（基于图像的光照）
    • Diffuse https://blog.csdn.net/i_dovelemon/article/details/79091105
    • Specular-1 https://blog.csdn.net/i_dovelemon/article/details/79251920
    • Specular-2 https://blog.csdn.net/i_dovelemon/article/details/79598921
    • 他的github https://github.com/idovelemon
  • Disney PBR https://blog.csdn.net/poem_qianmo/article/details/88936992

球谐光照&光照探针方面的资料

• Stupid Spherical Harmonics Tricks http://twvideo01.ubm-us.net/o1/vault/gdc08/slides/S6469i1.pdf
• Spherical Harmonic Lighting: The Gritty Details http://silviojemma.com/public/papers/lighting/spherical-harmonic-lighting.pdf
• Unity的具体使用
  • LightProbe原理实现以及对LightProbe数据的修改 https://www.cnblogs.com/murongxiaopifu/p/8997720.html
  • Unity custom shader中调用内置Lightmap和Light Probes https://www.jianshu.com/p/6dfe403f75f6

Unity

1. 如何在Unity中造一个PBR Shader轮子 https://zhuanlan.zhihu.com/p/68025039
2. 扩张Unity PBR https://blog.uwa4d.com/archives/USparkle_PBR.html
   1. 作者github https://github.com/chenyong2github

PBR工作流（SubStance+Unity）

• SubStance 用的 GGX BRDF，有两套workflow
  • https://academy.substance3d.com/courses/the-pbr-guide-part-2
  • Metal/roughness
    • base color tex 叫做 albedo 同时包含绝缘体的漫反射颜色和导体的反射率（镜面反射）（base color 用的sRGB的方式存储的）
    • Metal map 用起来像一个黑白二分图，黑色绝缘体(非金属)，白色导体（金属）
      • 只是像，因为还有半导体来着。
        • 当metal gray value 低于 235 sRGB 时，需要降低base color对应的反射率
      • 绝缘体也有4%的反射率，这个0.04可以写死在shader里，
        • 具体实现应该是类似这个优化：https://zhuanlan.zhihu.com/p/21961722
        • diffuse = albedo * (1 - metalness)
        • specular = lerp(0.04, albedo, metalness)
      • Substatance提供了一个 SpecularLevel 来控制绝缘体的反射率，
    • roughness tex 粗糙度贴图，1是最粗糙
    • 优点：使用广泛，不容易弄错绝缘体的反射率（多数情况下写死0.04），纹理内存用的少。
    • 缺点：不能控制绝缘体的反射率，边缘副作用更加明显。
  • Specular/glossiness
    • diffuse map 颜色贴图，金属部分颜色是黑色（只有高光颜色没有反射颜色）
    • specular map 反射率贴图，非金属也有单独的反射率设置，而不是定死0.04
    • glossiness map 光泽度贴图，1是最光滑
    • 优点：边缘副作用不明显，可以控制非金属的反射率
    • 缺点：容易搞错非金属的反射率导致光照过亮，纹理内存用的多，据说是用起来更麻烦。
  • 两种worlflow公共的部分
    • Normal map 法线贴图，丰富光照细节
    • AO（ambient occlusion） map 主要作用于环境光，乘法运算
    • Height map 可以做一些视差效果，最好是用低精度的模糊高度图，细节部分让normal map 控制
      • 一般不真的移动顶点，意味着边缘部分还是原来的几何边缘。但是可以做到移动顶点。
    • 其他
      • 按理来说粗糙度和光泽度应该也可以是公共的。
  • 其他
    • 反射率分布：金属70%-100%，大部分非金属2%-5%，有效范围0%-8%
  • 副作用
    • 金属会有白色边缘，原因是纹理插值导致的，Metal workflow的albedo的金属区域是白色的（镜面反射率靠近1）。
      • Specular worlflow 金属会有黑色边缘，但是感官不明显。
      • 提高纹理像素密度能减轻这个问题。
• Unity 的两种物理shader standard + standard(specular setup)
  • https://docs.unity3d.com/Manual/StandardShaderMetallicVsSpecular.html
  • 大致和substance的两种工作流对应
  • 额外的贴图，相对于上面 subtance
    • Emission map 自发光贴图
  • Unity 提供了第二套贴图
    • 目的是当镜头靠近时有更多的细节，有些像lod。一般是缩小重复平铺
      • 可以用于：皮肤毛孔
    • Second Normal Map 提供更细力度的法线信息，
    • Second albedo map
  • Unity一个简单的设计参照表格
    • https://docs.unity3d.com/Manual/StandardShaderMaterialCharts.html
• Substance与PBR工作流总结：https://blog.csdn.net/linuxheik/article/details/81914184
  • 比较简单。