SolidWorks 2019一瞥：PBR材质

yaochao82 · 发表于 2018-11-10 09:16:20

您可以使用基于物理的渲染(PBR)材料来创建外观。
PBR材料本机支持使用金属/粗糙度或光泽/光泽度工作流程的PBR纹理映射集。
1. 在调色板中的外观选项卡上，单击添加 >新外观。
2. 对于外观类型，选择PBR材料。
3. 在纹理子选项卡中，选择纹理映射，例如颜色、金属、粗糙度或隆起。
虽然名称“基于物理的渲染”有点误导，PBR是一种着色和渲染技术，用于更精确的描述光如何与物体表面互动。
PBR的优势：
（1）方法论和算法基于精确的计算公式，免除创作表面的猜想过程。
（2）在任何光照环境都能表现出正确的结果。
（3）为不同的艺术家，提供统一的工作流程。
要学会使用PBR，首先需要了解什么是PBR。
需要从真实世界的这些PBR材质特有的属性拆分开来去了解他们，这样我们就需要了解光，物体表面材质以及光是如何与材质交互的。光包括了颜色，亮度，衰减，强度，形状等主要属性，真实的世界中永远是多光源并存的。那么自然界中的材质是如何跟光交互的呢？灯光照射到物体表面后两种情况，反射或继续前行折射。折射后的光线被吸收（一般转化为热），或离散。光线被吸收的行为不是发生在表面，而是次表面，或者内部反射不会带出任何颜色。吸收会使光线强度降低，吸收某一光谱的光线，余下的光线颜色变化，但方向不变，离散后方向改变，强度不变。这里对于绝缘体和导体，两者与光的交互是完全不同的绝缘体，即非金属的反射率普遍很低，一般在2%-8%左右，大部分光线进行折射，折射后的光线或者被吸收，或者重新离散出来。这部分折射的光线吸收率和材质的明度关，暗的吸收多，亮的吸收少；离散后光线的颜色也取决于物体表面颜色；对于导体，即金属，反射率普遍很高，达到70%-100%，所以大部分光线会以镜面反射的形式反弹回来。小部分光线折射后完全被吸收（光是一种粒子，被导体吸收）。
应用PBR纹理可以通过两种方式之一完成。首先，您可以简单地从Windows资源管理器中拖放，就像使用MDL材质一样。执行此操作时，将纹理贴图拖放到零件上后，Visualize将提示您要使用哪个纹理贴图，从而使设计人员能够灵活地应用他们想要应用于其模型的贴图。第二种方法是创建一个新外观，然后导入纹理贴图。这种方法的主要优点是能够在选择第一个时自动导入所有可用的地图。由于纹理贴图命名约定不是标准化的并且可以变化，因此可以节省大量时间！
尽管PBR比MDL更新，但PBR纹理的好处之一是它们可以从Poliigon等各种来源广泛获得。事实上，通过在Poliigon上创建一个免费帐户，您可以下载超过50个免费纹理以添加到您自己的库中。现在游戏行业开始流行起来的pbr材质系统，在CG渲染领域已经发展很多年了。就是说，游戏行业的材质在慢慢追逐影视的效果，最近这两年才比较接近了。
所以，CG渲染领域用的材质可以实现几乎一切游戏pbr材质可以实现的效果，反之则不行。
pbr材质（这里说的是最流行的metalness roughness模型）使用的参数是albedo metalness roughness normal，而vray材质的主要对应参数有diffuse specular glossiness normal或者bump

albedo就是大家熟悉的diffuse，也就是物体的固有颜色。metalness翻译过来是金属度，描述材质是金属还是电介质，这是给大家提供的一个感性解释，实际上这个参数真正控制的东西是F0，也就是菲尼尔反射中，与摄像机视线垂直的面的反射率，当metalness值为0的时候，F0的值是0.04，也就是IOR为1.5的时候对应的F0；而当metalness值位1的时候，F0的值是1；metalness是0-1的中间值的时候，F0也会在0.04和1之间进行插值，我猜是线性插值。在这个过程中F90不变，永远恒定为1。这其实就是对菲涅尔效果的粗略描述了。PBR其实并不是一个逻辑复杂的过程，它更像一杯由各种数学公式组成的鸡尾酒。比如说要描绘正确的高光过程，一个实用的PBR实例就是将施利克的菲涅耳系数与基于施利克-史密斯的视觉函数来进行组合。通过将复数的描述物理过程和结果的算法进行组合，PBR最终能够具备赋予像素正确颜色的能力。其实在漫长的图形技术进化过程中，PBR所做的工作一直在被程序员们进行着，从光锥阴影到softshadow，再到最近日趋火热的AO过程，这些技术进步其实都是对算法模型的改进。但相对而言，传统的做法往往集中在某个特定的有针对性的领域，比如说阴影当中，或者往往只考虑了像素的处理，所以并不能解决所有问题。PBR除了为整个渲染过程搭建了一个能够整合的框架，令更多像素细节能够有机会在改进算法和物理模型的作用下呈现更正确的颜色之外，最重要的改进还在于建立了更加完备的、分辨率更高同时能够与经过PBR修饰的光影效果更正确互动的材质库

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