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基于物理的渲染

 

下一代游戏标准

3D-Coat完全支持新行业标准, 下一代游戏引擎特性 - 基于物理的渲染!

只使用笔刷描边就能将复杂的真实材质覆盖模型这简直太酷了!

在本部分中我们想就究竟什么是基于物理的渲染做一番阐述...

什么是基于物理的渲染?

    这说的是一种将对象的某些物理属性考虑在内的渲染. 此种方法提供了和现实世界一样的材质外观.

我们是如何看到周围的事物的?

    我们之所以能看到周围的事物是因为进入人眼的光线是从物体表面反弹回来的. 有一部分光线发生了散射, 造成了所谓的扩散效应(漫反射), 还有一部分光线相对于表面的法线以相反的角度从表面反弹了回来,造成了[反射]或称之为[高光].

 

    金属和非金属(绝缘体)是以不同方式反射和散射光的. 反射率, 能量守恒, 菲涅耳效应, 还有浮雕的复杂结构, 同样会对表面的视觉呈现产生影响.

金属和绝缘体之间有何不同?

    绝缘体是某些具有显著漫散射和显现不明显的高光的材质(塑料, 布料, 木材, 混凝土, 涂料等等). 正因为漫散射的缘故, 我们才能看到红色塑料是红色的. 也正因为反射的缘故我们才能在表面上见到眩光.

 

    金属(钢, 铁, 金, 红铜, 黄铜, 银等等)是某些没有漫散射(漫散射始终是黑色的)但却由有色反射明确标记的材质. 红铜具有黑色漫散射和强烈的红色反射. 金具有黑色漫散射和明亮的黄色反射. 银具有黑色漫散射和明亮的白色反射.

 

什么是反射率(Albedo)?

 

    这说的是反射光和散射光的能量总和. 粗略地讲, 指的是材质表面的颜色, 它便于我们了解材质是绝缘体还是金属. 绝缘体的反射率与漫散射的颜色相匹配, 但金属的反射率不是这样. 所有的金属都具有黑色漫散射, 不过由于反射的缘故我们看不到黑色. 举例来说, 我们看到金显现的是黄色而不是黑色就是因为它存在漫散射. 由于这个原因, 反射率更便于建模师使用.

 

什么是能量守恒?

 

    简单地说, 反射的强度越高, 漫散射的强度就越低. 这是因为漫反射和反射这两者的散射强度总和不能超出落到表面的光线的强度.

 

什么是菲涅耳效应?

 

    最简单的描述是 - 表面上的光的入射角越小, 反射将会越强. 自然界中的所有材质都具有此效应. 有趣的是, 入射角为0°时所有的材质都会反射100%的光, 但由于表面结构复杂, 故反射的效果会受到影响.

材质表面的结构如何影响反射?

    事实上这说的是可以由那些只能在显微镜下看到的微观起伏, 细小孔洞, 凹陷或划痕构成的任意表面. 这样的结构会使表面发生粗糙度效应, 于是反射看上就模糊不清了. 而如果表面是完全平滑, 没有微观起伏的, 那么反射将会非常清晰.

 

那么[建模师]应当如何运用所有这一切的[物理效应]呢?

 

    纹理制作现在更加容易了! 能量守恒原理和菲涅耳效应会在不受干扰的情况下发挥作用, [建模师]只需要3种纹理:

反射率(Albedo) ― 指具有表面颜色的有色纹理.

金属度(Metalness) ― 具有黑白纹理, 其中黑色像素用来定义绝缘体表面, 白色像素用来定义金属表面.

粗糙度(Roughness) ― 具有黑白纹理, 像素越亮, 反射将会越模糊不清.