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PBR（基于物理的渲染）是一种着色范式，最近在游戏行业中越来越受欢迎。它使用尖端的照明计算。它尝试通过使用照明物理和实际材质值正确建模光线与表面的交互方式来生成更逼真的照明环境。我们现在拥有创建逼真阴影的动态光源，以及基于图像的照明，可在周围环境中提供正确的漫反射和镜面反射。

PBR 材质现在有两种流程选择：镜面反射（PBR-Specular）和金属性（PBR-Metalliccular）。这样做的目的是让我们的用户可以将这些纹理导入到各种可访问的 3D 应用程序中。PBR-Metallicular是PBR-Specular的简化版本。它非常适合初学者艺术家或那些在从镜面贴图转换为 PBR 方法时遇到问题的人。

1、PBR-Specular工作流程

PBR -Specular使用漫反射、镜面反射和光泽度贴图。

漫反射贴图（Diffuse map）仅包含漫反射颜色，没有阴影或照明数据。在使用风格化和/或手绘纹理时，着色器和环境光遮蔽通常会烘焙到漫反射贴图中。着色器由系统处理，环境光遮蔽由 PBR 中的单独贴图处理。在这张贴图上，金属应该看起来是黑色的，因为它们没有漫反射的颜色。

镜面反射贴图（Specular map）包含镜面反射的颜色。非金属应该是灰度和暗淡的，而金属应该是鲜艳多彩的。

镜面反射的外观由光泽度（Glossiness）控制。如前所述，镜面反射的强度和大小由表面的粗糙度或光泽度决定。较白的值表示此灰度地图上的表面更光滑或更光滑。

2、PBR-metalliccular工作流程

PBR 金属使用基色、金属度和粗糙度贴图。

基色贴图（Base color map）包含金属的镜面反射色和非金属的漫反射色。基本上，镜面反射工作流中的漫反射和高光贴图将合并到此贴图中。

金属度贴图（Metallic map）是一种灰度贴图，它告诉着色器彩色部分是否由金属制成。金属用黑色表示，而非金属用白色表示。

粗糙度贴图（Roughness map）与光泽度贴图截然相反，值越白表示表面越粗糙。

金属度工作流程删除了对非金属的 F(0) 值的控制，这些值经常可能被错误地使用，因此使其比镜面反射更受欢迎。它还节省了内存，因为三分之二的贴图是灰度的，而在镜面反射流程中只有三分之一。

3、通用的贴图

除了上述贴图之外，还有各种其他常见的地图可以使用，并且经常需要产生所需的美感，无论工作流程如何。其中一些是：

  • Normal：法线贴图：粗糙度/光泽度贴图应反映此添加的细节
  • Height：高度贴图
  • Bump：凹凸贴图
  • Ambient Occlusion：环境光遮蔽
  • Opacity：不透明度
  • Emissive：自发光

4、PBR-Metalliccular vs. PBR-Specular

这两种工作流程都提供了出色的结果，但每种工作流程都有自己的优点和缺点。

PBR-Specular工作流程将高光色彩贴图与光泽贴图结合使用，以获得正确的镜面反射。这既有很强的好处，也有明显的缺点，尤其是在游戏创作方面。

PBR-Metalliccular工作流程本质上是内存友好的，因此通常更适合游戏开发。

PBR-Specular工作流程优点 PBR-Specular工作流程缺点
RGB 彩色贴图包含所有镜面反射要素。这张贴图有一个非常好的结果，因为它使用所有三个颜色通道的数据。 你将失去将黑白贴图打包到 RGB 通道中的选项，因为使用全彩色贴图以获得更高的准确性。
漫反射和反射率通过两个清晰的输入直接控制，具有着色器知识的艺术家可能更喜欢这两个输入。 不合逻辑的反射率值易于使用并产生错误的结果。
完整的颜色输入使你可以更好地控制绝缘体反射率。 与金属度工作流程相比，它使用更多的纹理内存。
PBR-Metalliccular工作流程优点 PBR-Metalliccular工作流程缺点
金属可以在“打包地图”的颜色通道中使用，因为它是黑白的。这些贴图中每个可能的颜色通道（红色、绿色、蓝色）中都包含不同的灰度纹理。MRA 贴图（金属、粗糙度、环境光遮蔽）或类似的东西是使用 PBR-金属时节省内存的常用方法。 可能会产生伪影，因为金属贴图提供的信息比镜面彩色贴图少，并且用作着色器中的蒙版。它通常很小，但有时也可能是一个主要问题，尤其是在玩家摄像头直接具有复杂表面的游戏中。
反照率地图定义了物品的颜色，而不管物质的类型如何，理论上使艺术家更容易掌握。 白线伪影是由材料过渡点引起的。
材质被简化为两类，即绝缘体和金属，这可能会使创建具有不切实际纹理值的内容变得更加困难。 它对绝缘体反射率的控制较少
与全彩色镜面反射技术相比，它使用的纹理内存更少。 如果美术师不掌握工作流程，则可能会在金属度贴图中使用不正确的值并破坏系统。

原文链接：PBR Textures Metallic vs Specular Workflow

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