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PBR紋理基礎(chǔ)知識 | 紋理打包工具 | 材質(zhì)編輯器講解 | UE第一周 Shading與材質(zhì)創(chuàng)建

2023-05-16 17:15 作者:Game藝視界 0人讀過 | 我要投稿

本期內(nèi)容：高亮顯示部分

第1周|介紹和概述紋理和UE4材質(zhì)編輯器

我們將學(xué)習(xí)UE4中使用的PBR紋理的基礎(chǔ)知識、紋理打包和UE4材質(zhì)著色器系統(tǒng)的概述好的，那么什么是pbr？

【基于物理的渲染（PBR）是指使用真實感著色/照明模型以及測量的表面值來準確表示真實世界的材質(zhì)】

pbr代表基于物理的渲染還有一個二級組件稱為pbs或基于物理的著色但兩者都指一種著色和渲染方法，提供精確表示法光如何與曲面相互作用。pbs通常專門用于著色概念和pbr專門用于渲染和照明，但兩者都會描述表示資產(chǎn)的過程包括從物理準確的角度進行，那是什么意思一個是要確保我們正在使用阿爾巴托顏色的精確測量，以及反射率值以及我們使用的任何材料的微表面

還有兩個物理上精確所有類型的照明條件，所以在pbr中將有三個不同的方式來了解什么是pbr

所以能量守恒是一個概念它表明一個物體反射的光不能超過接收到的光這意味著非常擴散和粗糙的東西將反射非常暗淡。但是一種非常廣泛類型的高光而更平滑、更具反射性的東西會反射更明亮和更緊密的高光，人們的理解是一個物體基本上不能產(chǎn)生自己的光。所以這是我們在創(chuàng)建這些資產(chǎn)時我們必須確保這一點，我們會試圖確定正確的反射率值

如果我們使用光澤等級或金屬粗糙度我們要確定正確的反射率值，我們不會產(chǎn)生比物體接收到的光更多的光

【能量守恒在基于物理的渲染解決方案中起著至關(guān)重要的作用。該原理表明，表面重新發(fā)射的總光量（反射和散射回來）小于接收的總光量。換句話說，從表面反射的光將永遠不會比它擊中表面之前更強烈】

第二件事是一個稱為brdf的數(shù)學(xué)函數(shù)，所以brdf 代表雙向反射率分布函數(shù)這是一個很大的概念但它描述了反射率屬性

【雙向反射分布函數(shù)（BRDF）是描述表面反射特性的函數(shù)。在計算機圖形學(xué)中，有不同的BRDF模型-其中一些在物理上不合理。為了使BRDF在物理上合理，它必須是能量守恒的并表現(xiàn)出相互作用?；ヒ仔灾傅氖呛ツ坊羝澔ヒ仔栽瓌t，該原則規(guī)定，入射光線和出射光線可以視為相互反轉(zhuǎn)，而不影響B(tài)RDF的結(jié)果】

我們有幾種不同類型的brdf模型，最常見的通常是ggx或blen

但也有一個他們用于迪士尼動畫電影的版本在皮克斯和其他渲染工作室在一些視頻游戲中實際使用過

我們的第三點它是介電和導(dǎo)電材料（金屬、非金屬）

所以在pbr中有兩種不同類型的材料電介質(zhì)和導(dǎo)電，電介質(zhì)材料是絕緣體他們吸收的比反射的多或者它們也會吸收電，而導(dǎo)電其名稱現(xiàn)在我們基本上把它分解金屬或非金屬，但有某些非金屬材料可以導(dǎo)電所以電介質(zhì)的例子材料是玻璃塑料木材陶瓷和皮革

然后導(dǎo)電材料是鋼銅金基本上是一般金屬，我們處理這個問題兩種不同方式，金屬材料光澤度和金屬粗糙度工作流。原因是像虛幻引擎使用金屬度粗糙度為首先，使用金屬粗糙度具有成本效益（更低成本），因為它允許您進行通道封裝，如果您使用光澤規(guī)格，如果您必須對金屬做任何事情，您將不得不使用鏡面反射通道內(nèi)的金屬顏色，而金屬粗糙度您實際上可以這樣做，但你也可以只需在albato中添加顏色即可，然后將金屬的值更改為黑色或白色

對于金屬粗糙度，如果金屬通道是黑色的，這意味著它不是金屬如果它是白色，則表示它是金屬你可以做到灰度值，以及在非金屬材料，如鐵銹、污垢等但不建議，只在黑白之間有一個非常鮮明的對比。因為這會導(dǎo)致渲染問題在金屬過渡層之間。光澤鏡面反射度運行完全相同，但不同的是對于鏡面反射值，所有內(nèi)容都將有一個最小灰度值，這取決于它是什么引擎，對于粗糙度通道永遠不會有一個全黑的鏡面反射貼圖

對于金屬和粗糙度，它是粗糙度通道，它的工作原理是如果某個物體非常光滑、有光澤且具有反射性它會變成黑色，如果它非常粗糙且根本不具有反射性，它會變成白色這與光澤相反，如果沒有光澤或光澤，則為黑色

除了光澤度和金屬的微表面和反射率值之外，您需要了解的唯一其他通道是albado地圖反照率，這是一個拉丁文單詞，表示白色。這意味著與原始底色相比和漫反射貼圖、反照率顏色貼圖中沒有任何燈光信息，如果他們真的想做的話，他們會加入環(huán)境光遮擋并繪制自己的陰影和高光，而不是像暴雪這樣的游戲在那里處理的方式，因為它們是手繪的但是當你必須在 pbr 中處理時它不會給你大量的信息，你必須通過實際渲染來處理陰影、高光和其他一切。如果你沒有意識到你已經(jīng)將陰影烘焙到反照率中，您已經(jīng)為其添加了并且你已經(jīng)在反照率中添加了更多的陰影或高光這就有點讓事情變得復(fù)雜了。白色或更多曝光不足和黑色在某些情況下可以使用環(huán)境光遮擋但不推薦使用。您可以使用環(huán)境光遮擋例如草因為有太多

為什么我們更多地使用pbr紋理，而不是我們以前使用的紋理方式，你知道人們會根據(jù)他們認為的光澤和金屬程度來判斷鏡面反射值，所以從來沒有任何一致性如果你有10 種不同的環(huán)境藝術(shù)家，人們將如何在游戲中創(chuàng)作他們的材料，你很可能會有 10 種不同的金牌或 10 種不同的鐵桿或 10種不同的鋁材。最大的問題還在于將有 10 種不同的材質(zhì)或其他什么，它們將用于完全不同的照明場景，無論是白天還是晚上日落的室內(nèi)外，他們是如何制作這些材料的，他們的制作方式從來沒有一致性，在不同的照明模型中，它們的外觀從來沒有一致性，因此pbr最大的進步之一是我們編寫了材料，使它們可以一次性使用，并在任何情況下都具有相同的精確渲染能力

traditional workflow to pbr specular workflow conversion

**傳統(tǒng)工作流到pbr鏡面反射工作流的轉(zhuǎn)換

remove lighting and adjust values to create new albedo map

**刪除照明并調(diào)整值以創(chuàng)建新的反照率地圖

remove lighting, color (for non-metals),and surface detail to create spec map . use surface detail as base to create gloss map

**刪除照明、顏色（對于非金屬）和曲面細節(jié)以創(chuàng)建等級庫貼圖。使用曲面細節(jié)作為基礎(chǔ)創(chuàng)建光澤貼圖

通道打包

基本上是在虛幻引擎中的單個紋理的顏色通道中應(yīng)用黑白或灰度圖像的方法,當它首次出現(xiàn)時在我的工作室中，它們是使用rma或粗糙度進行通道填充的，紅色通道金屬度在綠色通道中、環(huán)境遮擋在藍色通道中。因為我們的游戲我們做了一個orm 版本，這意味著環(huán)境遮擋在紅色通道中，粗糙度在綠色通道中，藍色通道中是金屬度我們這樣做是因為我們的一些渲染工程師能夠發(fā)現(xiàn)綠色通道沒有那么多壓縮，并且實際上具有更好的灰度貼圖質(zhì)量，所以我們在那里進行粗糙度因為必須是最清晰的

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