基于物理的渲染(PBR)：PBR中的反射与折射_2024-07-21_05-22-24.Tex

最新推荐文章于 2025-12-22 09:47:08 发布
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分类专栏： 游戏开发 文章标签： 算法 性能优化 游戏引擎 cocoa macos
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基于物理的渲染(PBR)：PBR中的反射与折射

PBR基础

PBR的原理与历史

在计算机图形学中，Physically Based Rendering (PBR) 是一种渲染技术，它力求模拟真实世界的光照和材质表现。PBR的出现，标志着渲染技术从基于经验的模型向基于物理的模型转变，这一转变使得渲染效果更加逼真，能够更好地反映现实世界中的光照和材质特性。

原理

PBR的核心在于使用Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) 来描述表面的反射特性。BRDF是一个四维函数，它描述了入射光和出射光之间的关系，包括方向和强度。在PBR中，BRDF被用来计算表面的直接光照和间接光照，以及环境光的影响。

历史

PBR的发展可以追溯到20世纪80年代，但直到最近十年，随着硬件性能的提升和渲染理论的成熟，PBR才在游戏和电影行业中得到广泛应用。2012年，Unity和Unreal Engine等游戏引擎开始支持PBR，这标志着PBR技术的成熟和普及。

BRDF与反射模型

BRDF

BRDF是PBR中至关重要的概念，它定义了表面如何反射光线。BRDF的数学表达式为：

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基于物理的渲染(PBR)：PBR材质与纹理技术教程_2024-07-21_04-34-18.Tex
02-01 995
在Physically Based Rendering (PBR)技术中，材质库扮演着至关重要的角色。PBR材质库通常包含了一系列预设的材质和纹理，这些材质和纹理遵循物理准确的光照模型，能够为3D场景带来更加真实和细腻的视觉效果。基础颜色图（Base Color）：定义材质的基本颜色。金属度图（Metallic）：控制材质的金属感。粗糙度图（Roughness）：定义材质表面的粗糙程度。法线图（Normal）：用于模拟材质表面的微小细节。环境光遮蔽图（Occlusion）：模拟环境光的遮挡效果。
基于物理的渲染(PBR)：PBR中的色彩管理_2024-07-21_06-24-31.Tex
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色彩模型是描述色彩的一种方式，它通过一组数值来表示不同的颜色。RGB模型：基于红、绿、蓝三种原色的混合。在计算机图形学中，RGB模型是最常用的色彩模型，因为它直接对应于显示器的色彩生成方式。CMYK模型：基于青、品红、黄、黑四种颜色的混合，主要用于印刷行业。HSB模型：基于色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Brightness）三个维度。这种模型更接近人类对色彩的感知方式。CIE XYZ模型：由国际照明委员会（CIE）定义，是一种基于人眼对色彩感知的模型，用于色彩转换和色彩匹配。
PBR材质理解整理
qq_45642765的博客
08-04 963
先前看了很多遍类似的了，结合《Unity Shader 入门精要》中的内容整理了下便于以后理解，以后有补充再添加。光与材质相交会发生，散射改变光的方向，吸收改变光的能量。在均匀介质中，光沿直线传播。传播过程中材质的折射率变化，光的传播方向也会发生变化，介质边界折射率突变，光会发生散射现象。实际光和物体交互非常复杂，光沿直线传播也只是一种特例。介质的表面是不平滑的，由很多的微表面构成，微表面折射的光被折射到物体内部，一部分被物体吸收，一部分被重新散射到物体外部。
PBR学习笔记（一）应用光学
Calette的博客
01-19 6956
为了系统的学习PBR，我准备先学习《应用光学》其中相关的几个章节。 地址：https://www.bilibili.com/video/av28799135?p=1 我看的教材是应用光学（第三版）张以谟。 第一章 应用光学绪论 应用光学包括几何光学、典型光学系统和像差理论三大部分。我们先学习几何光学，它撇开光的波动本质，仅以光线作为基础利用几何分析方法来抽象研究光线经光学系统（包括平面、球...
PBR理论（一）
Dezeming的博客
07-13 2987
PBR，或者更常见的基于物理的渲染，是一组渲染技术的集合，这些渲染技术或多或少基于与物理世界更接近的基本理论。由于基于物理的渲染旨在以一种物理上合理的方式模拟光，因此与我们的原始照明算法（如Phong和Blinn-Phong）相比，它通常看起来更真实。它不仅看起来更好，因为它非常接近实际物理，我们（尤其是艺术家）可以根据物理参数编写表面材料，而不必求助于廉价的技巧和调整来使灯光看起来正确。基于物理参数编写材质的一个更大的优点是，无论照明条件如何，这些材质都会看起来正确；有些在非PBR管线中则是不正确的。
PBR基础理论通俗解释
木头圈
03-18 4055
PBR基础理论通俗解释 今天给大家介绍PBR的基础理论, 不会涉及比较深的具体算法, 算是一篇扫盲的文章, 尽量尝试说人话, 让大家能够对PBR有基本的了解. 什么是PBR? PBR是基于物理的渲染(Physically Based Rendering), 也就是说通过模拟物理世界的方式来渲染. 既然有基于物理的渲染, 那么肯定就有不是基于物理的渲染呗? 事实上的确是存在各种渲染方式, 比如早期的基于经验的渲染模型: Phong, Blinn-Phong, 基于非真实感的渲染: 卡通渲染等. PBR基本上可
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（1）什么是PBR？ 基于物理的渲染过程。 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 PBR有两种工作流，一种是基于金属的，一种是基于镜面反射的 对应的Unity引用Enli
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/ PBR材质属性定义// 基础颜色// 金属度// 粗糙度// 法线贴图数据（通常在纹理采样后转换为向量）float ao;// 环境光遮蔽// 初始化PBR材质// 例如，一个铜色的材质// 高金属度// 低粗糙度，表面光滑// 默认法线// 无环境光遮蔽return mat;在探讨Physically Based Rendering (PBR)之前，理解传统渲染管线的基础是至关重要的。传统渲染管线，也被称为光栅化管线，是计算机图形学中用于生成图像的一系列步骤。应用阶段。
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金属-粗糙度工作流是PBR中的一种材质定义方式，它使用金属度（metallic）和粗糙度（roughness）两个参数来描述材质的反射特性。// 金属-粗糙度材质定义// 基础颜色// 金属度// 粗糙度// 材质示例// 黄铜色// 高金属度// 低粗糙度在上述代码中，Material结构体定义了金属-粗糙度工作流下的材质属性，包括基础颜色、金属度和粗糙度。
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恬纳微晰
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Unity shader(CG) 写一个 散色、折射、反射、菲涅尔、gamma、简单后期屏幕特效1.自生要求是很重要的，当然不是什么强迫工作之类的，而是自己有限的能力上不断的扩展兴趣上的内容。 2.用生活的眼光去发现shader的存在形式，许多灵感都来自于大自然，比如 火苗的动态抖动 像 frac/fract（time）函数，甚至小草被风吹也像frac/fract(time).http://www
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        本文由@浅墨_毛星云 出品，首发于知乎专栏，转载请注明出处           文章链接： https://zhuanlan.zhihu.com/p/56967462   这是【基于物理的渲染（PBR）白皮书】系列的第二篇文章。按照既定规划，本文将主要关注基于物理的渲染的核心理论与渲染的光学原理，以在整个系列中起到理论支柱的作用。 从本文内容而言，只有透过渲染现象看到光与真...
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我们利用这个过程，首先计算需要多少个从起点走回起点的圈数（count，为数组长度与步数的最大公约数，具体推推导后面会给），然后再遍历每一圈，通过创建一个临时变量（current,next，类似于指针的作用），来存储需要移动的变量将其移动到下一个位置，而下一个位置变为信的需移动变量，直到走完当前圈数。我们可以把数组想象一个圆圈，如果我们每次固定步数前进，肯定会在有限圈数回到出发点，这个过程中，有可能会遍历完数组所有数，有可能遍历有限数。这句话的意思是：在这个游戏中，你启动一次任务，只能覆盖到。
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比如candidates = [2,3,6,7], target = 7的时候，第一次先选一个数2，把2加入到path中，这时还没有达到target的值，可以再选一个数，这时还是可以按顺序选[2,3,6,7]中的所有数，做循环尝试，可以就再选2试试，这时path中已经有[2，2]了，和还是没达到target，还可以继续加数，再加一个2试试，最后发现[2，2，2]后面再加数已经不行了，加任何数都走不通了，那么就会把最后加进去的那个 2 踢掉，回到 [2, 2] ，然后在这一层尝试别的选择。
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每个元素只遍历一次只用了两个变量O(n)O(1)公式拆分是核心：将原得分公式拆分为，把双变量问题转化为单变量的遍历问题。贪心维护最优值：遍历j时，用best维护之前所有i < j中的最大值，这样每一步只需要 O (1) 计算，整体时间复杂度是 O (n)。遍历顺序：因为要求i < j，所以从j=1开始遍历，先计算当前j的得分，再更新best（避免 j 自己和自己配对）。
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初始化：读取第一组函数参数，计算前 m 个值推入优先队列，建立初始的“最小m数”集合。动态更新依次读取后续 n−1 组函数参数。对于每组函数，从 x=1 开始计算。若 f(x)<q.top()：说明找到了更优解，执行pop()和push(f(x))。若 f(x)≥q.top()：触发单调性剪枝，直接break。结果输出：由于大根堆弹出顺序是从大到小，需要将元素暂存入数组，最后倒序输出以满足题目从小到大的要求。
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Java垃圾回收算法演进：从传统到现代 摘要： Java垃圾回收算法经历了从传统到现代的演进过程。传统算法包括标记-清除（存在内存碎片问题）、标记-整理（解决碎片但开销大）、复制算法（适合年轻代）和分代收集（区分不同生命周期对象）。现代算法如G1采用分区思想实现低停顿，ZGC和Shenandoah通过并发标记/整理实现毫秒级停顿，都基于三色标记法解决并发问题。随着JDK更新，垃圾回收技术不断优化，G1适用于可控停顿场景，而ZGC/Shenandoah更适合大内存低延迟系统，代表未来发展方向。不同算法各有优劣
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