草稿:PBR材质

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点评： 请不要把帮助文档作为来源，可以参考en:Physically based rendering的来源进行引用/翻译。 及时雨 留言 2023年12月7日 (四) 00:19 (UTC)

PBR材质全称pysically based rendering，是一种常用于三维建模领域模拟物品表面物理属性的材质。 [1]

常见的PBR贴图[编辑]

注：下文当中的数值趋向于1或者0，该数值表示为某种能力或者概率。而不是图像的通道值，如果想得到图像通道值应该进行如下运算：数值*图像的最大值（通常为255）。

常见的参与渲染的特殊贴图[编辑]

一般只会在两套贴图中选择一套使用，并且在绝大多数情况下会成套出现： 第一套（在游戏领域更为常见，并且可能会将多张灰度图合成为一张RGB图片，或者增加上文的AO一起合成RGBA图片）：

  • Base Color（基础颜色）：通常情况下是一张sRGB贴图，用于表现物体表面本身的固有颜色。
  • Metallic（金属度贴图）：这是一张灰度图，越趋近于1时则物体展现出的金属特征越强，反之则像橡胶等绝缘体。
  • Roughness（粗糙度贴图）：这是一张灰度图，粗糙度指物体表面所发生漫反射的概率，当物体表面发生漫反射的概率越趋近于1也就越粗糙，越趋近于0则越光滑。[2]

第二套：

  • Diffuse（漫反射颜色贴图）：用于表现物体表面的漫反射颜色，该帖图在定义上应该和Base Color贴图进行区分，但是在使用上一般和Base Color贴图等价。
  • Specular（高光贴图）：该贴图为颜色贴图，不再依赖通过base color给出高光的颜色信息而是直接通过该贴图的颜色给出。
  • Glossiness（光泽度贴图）：与Roughness贴图功能相似，但是数值表现和Roughness贴图相反，越趋近1越光滑，趋近0则相反。[3]

常参加最终渲染的通用贴图：[编辑]

  • Normal（法线贴图）：通常这是一张RGB贴图（线性颜色），是凹凸贴图的一种。使用该贴图可以在一定程度上表现更多的结构，在美术流程当中通常使用模型烘焙的方式进行制作。
  • Height（高度贴图）：这是一张灰度图，用于表现贴图某个位置的高度信息，该帖图往往用于辅助制作法线贴图或者用于高模。[4]
  • AO（环境光遮蔽）：该帖图用于辅助渲染时候光照的强弱效果，该值越趋近于1则物体被光照的强度越高，反之越低。
  • Emissive（发光贴图）：该贴图视情况不同为sRGB或者RGB贴图，用于表现物体的发光。
  • Subsurface Scattering（次表面颜色）：该贴图视情况不同为sRGB或者RGB贴图，次表面颜色是为了模拟次表面散射的效果，例如人的皮肤在阳光下会有一种红色。[5]
注：并不是这些贴图都需要同时参与到最终渲染环节。

辅助贴图[编辑]

在PBR流程中除了最终参与渲染的贴图之外也会有辅助贴图参与中间过程，常见的辅助贴图如下：

  • Curvature（曲率贴图）：一张灰度图，用于描述物体表面的曲率变化。
  • thickness（厚度贴图）：一张灰度图，通常在 Adobe Substance Painter 中通过烘焙获得，表示物体的厚度信息数值越靠近1厚度越大。[6]
  • ID贴图：一般用于区分物体表面上的不同材质
  • Concavity（凹图）：一张灰度图，其值越接近于0，则表明该位置处于某两个面（不一定为实体模型）的交界处。[7]
  • Convexity（凸图）：一张灰度图，其值越接近于1，则表明该位置靠近于模型的突出点。[8]
注：凹图、凸图虽然功能在一定上和曲率贴图重复，但是因为其给出的信息更加突出，因此在一些项目中这两张图依旧是必不可少。

PBR流程（PBR Workflow）[编辑]

通常情况下会使用传统DCC工具如3ds Max、Maya、Zbrush、Blender等,进行高低模型制作;之后使用如八猴的烘焙软件进行烘焙，制作出Normal贴图、AO贴图、曲率贴图等；如果有需要会在Knald当中生成一些辅助贴图；到如 Adobe Substance Painter 等软件中制作其他剩余贴图；进行渲染。

常见的PBR制作工具[编辑]

  • 3ds Max：建模软件，也可以用于模型烘焙。
  • Maya:建模软件，也可以用于模型烘焙。
  • Zbrush:高模雕刻软件。
  • Blender:建模软件，同时在配合该软件的插件几乎可以完成所有PBR流程。
  • Adobe Substance Painter：一般针对具有UV模型本身制作贴图，也可以使用内置的工具进行模型烘焙。
  • 八猴（Marmoset Toolbag）：游戏行业目前最常用的模型烘焙软件，也可以完成最终出图渲染。
  • Adobe Substance Designer：通常用于制作程序化贴图，四方连续或者二方连续贴图居多。也可以辅助在 Adobe Substance Painter 中进行制作。
  • Knald：通常在该软件当中生成一些辅助贴图。

參考資料[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 关于基于物理的渲染，您需要了解的一切. 基于物理的渲染. Adobe. 
  2. ^ 基于物理的材质. 虚幻引擎 5.3文档. Epic Games. 
  3. ^ What is PBR Texturing?. CGHERO. 
  4. ^ 高度贴图. autodesk. 
  5. ^ 次表面颜色. 虚幻引擎文档（4.27）. Epic Games. 
  6. ^ Thickness Map from Mesh. Adobe. 
  7. ^ Concavity Maps. Knald. 
  8. ^ Convexity Maps. Knald. 
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