BRDF 材质贴图

这篇博客探讨了BRDF材质贴图在物理基础渲染(PBS)中的作用,介绍了微表面模型及其组成部分。作者分享了在Unity中遇到的UV坐标问题,并详细解析了ShadowGun shader中的BRDF应用。博客还提到了Disney BRDF玩法和MERL 100材质库,讨论了如何处理thedaH大于90度的情况,以及在程序实现中选择合适的BRDF值的方法。

Segment 0 关键词

  • BRDF 材质,一种材质纹理,用来贴反射光的。
  • PBS physical based shading, 基于物理成像算法。
  • microfacet model,一种表面模型,是diffuse加上反射,反射一般由微表面分布函数D,反射系数函数F,自遮挡G组成。请注意这个模型是对每一个pixel都成立的。
    这里写图片描述
  • uv的界限。在Unity里面,也不知道是我操作不好还是怎样,一旦UV在0和1这两个坐标,采到的颜色就是中度灰。。。 貌似是开集?!

Segment 1 如何用BRDF 材质贴图?

  • Unity Demo shadow gun里面有一段BRDF的叙述, 参见文章《ShadowGun shader 解析》
    里面的核心就是这几个东西。
    第一个: BRDF 材质
    这里写图片描述
    第二个: BRDF 材质采样算法,请注意采样算法和这个BRDF texture高度相关。下面的code是使用
    halfLambert的NdotL作为x轴,NdotH做为Y轴。
    这里其实我完全不理解为何NdotH可以作为Y轴!!! 因为NdotH在camera可见的球面上是可以有负数的!!!
// Half vector
fixed3 halfDir = normalize (lightDir + viewDir);
### BRDF 图像切片的技术解释与实现 BRDF(双向反射分布函数)是一种描述表面如何反射光线的重要工具,在计算机图形学中有广泛应用。以下是关于 BRDF 图像切片的相关技术和实现方法: #### 什么是 BRDF 切片? BRDF 的图像表示通常是一个高维数据集,包含了不同入射角、观察角以及材质属性下的反射特性。为了简化计算并提高效率,可以对这些数据进行 **切片** 处理[^1]。这种处理方式允许开发者专注于特定角度范围内的反射行为。 具体来说,BRDF 切片是指通过固定某些参数(如法线方向或光源位置),提取出二维子空间中的反射模式。这种方法能够显著降低存储需求和实时渲染复杂度。 #### 实现 BRDF 切片的方法 一种常见的做法是利用预积分技术来生成 BRDF 查找表 (LUT),这可以通过以下过程完成: 1. 定义一组离散的角度组合作为采样点; 2. 对于每组固定的输入条件(例如视角向量 v 和半程向量 h),计算对应的 BRDF 值; 3. 将结果保存到纹理贴图中以便后续访问。 下面展示了一个简单的伪代码片段用于说明这一流程: ```python def generate_brdf_lut(resolution): lut = np.zeros((resolution, resolution, 4)) # RGBA texture for i in range(resolution): for j in range(resolution): NdotV = compute_NdotV(i / resolution) # Normalize view angle NdotH = compute_NdotH(j / resolution) # Normalize halfway vector brdf_value = evaluate_brdf(NdotV, NdotH) # Evaluate the actual BRDF function store_in_texture(lut[i][j], brdf_value) # Store result into LUT return lut ``` 此脚本创建了一张基于分辨率大小的 BRDF 表格,并填充了相应的数值。实际应用时可能还需要考虑更多细节比如各向异性材料的支持或者动态光照环境适配等问题。 #### 使用场景分析 - 游戏引擎:快速近似真实世界的物体表现效果。 - 虚拟现实(VR)/增强现实(AR)应用程序开发过程中优化性能瓶颈部分。 - 科研领域研究新型材质模型验证实验平台搭建基础组件之一。
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