UE5渲染管线与PBR系统结合图形学

最新推荐文章于 2025-10-10 08:00:00 发布

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#ue5 #图形渲染 #游戏引擎

UE5渲染管线与PBR系统：图形学视角

从图形学基础理论到UE5实现，本文将深入讲解渲染管线和PBR系统的工作原理及底层设计。

1. 渲染方程与光传输理论

渲染方程基础

现代图形学渲染基于Kajiya提出的渲染方程：

$Lo(p,ωo)=Le(p,ωo)+∫Ωfr(p,ωi,ωo)Li(p,ωi)(ωi⋅n)dωiL_o(p, \omega_o) = L_e(p, \omega_o) + \int_{\Omega} f_r(p, \omega_i, \omega_o) L_i(p, \omega_i) (\omega_i \cdot n) d\omega_i$

其中：

$L_o$ - 出射辐射度
$L_e$ - 自发光辐射度
$f_r$ - BRDF函数
$L_i$ - 入射辐射度
$ωi\omega_i$ - 入射方向
$ωo\omega_o$ - 出射方向
$n$ - 表面法线

UE5的渲染方程实现

UE5通过分解渲染方程为多个可计算组件来实现：


// 渲染方程在UE5着色器中的简化实现

float3 ComputeRadiance(FPixelShaderIn PSIn)

{
   
   

    float3 EmissiveColor = MaterialEmissive; // Le项

    float3 DirectLighting = 0.0f; // 直接光照积分

    float3 IndirectLighting = 0.0f; // 间接光照积分

    

    // 直接光照 - 离散光源的积分近似

    for (int LightIndex = 0; LightIndex < NumLights; ++LightIndex)

    {
   
   

        FLightData Light = GetLightData(LightIndex);

        float3 L = normalize(Light.Position - PSIn.WorldPosition);

        float3 V = normalize(ViewPosition - PSIn.WorldPosition);

        float3 H = normalize(L + V);

        float NoL = saturate(dot(PSIn.Normal, L));

        

        // BRDF评估

        float3 BRDF = EvaluateBRDF(PSIn.Material, L, V, H, PSIn.Normal)