由浅入深学习PBR的原理和实现part_06(理论知识)转载
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今天是2020年03月04日星期三
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01集回顾点击跳转pBR知识体系_认知和应用(重要)
02集回顾点击跳转PBR在游戏引擎的应用
03集回顾点击跳转双向反射分布和PBR制作
04集回顾点击跳转PBR的光照实现
05集回顾点击跳转基于图像的光照
四. 进阶：PBR核心理论和原理
上章主要介绍了PBR中Cook-Torrance的BRDF的两个部分：直接光照和IBL。
这章将深入介绍PBR核心部分的底层理论和原理，使读者对PBR的底层原理有更彻底的理解。本章部分内容在上一章已经有所涉及，但会更加深入。
主要面向：
进阶程序员
对PBR底层原理感兴趣的人
4.1 再论PBR核心理论
上章讲述了符合PBR必须满足以下3个条件：
基于微平面模型（Be based on the microfacet surface model）。该模型将物体表面建模成无数微观尺度上有随机朝向的理想镜面反射的小平面（microfacet）。微观几何（microgeometry）是在不同微表面改变其法线，从而改变反射和折射光的方向。常用统计方法处理微观几何现象，将表面视为具有微观结构法线的随机分布，在宏观表面视为在每个点处多个方向上反射（和折射）光的总和。
能量守恒 （Energy Conservation）。出射光线的能量永远不能大于入射光线的能量。随着表面粗糙度的增加，镜面反射区域的面积会增加，但平均亮度则会下降。
使用基于物理的BRDF（Use a physically based BRDF）。Cook-Torance的BRDF是实时渲染领域最普遍的PBR光照模型，上章详述了其原理和实现。它是数学和物理领域里诸多知识的综合体。
若是将上面3点进一步详细论述，将涉及以下知识点：
光学
反射
折射
镜面反射
菲涅尔反射
散射
吸收
光的性质
光的理论
光的能量
几何光学
物质
微观表面
宏观表面
分类：金属、电介质、半导体
与光学的交互
能量
光能
电能
动能
热能
能量守恒
能量转化
PBR综合
材质分类
属性模拟
光照模型
总结起来，PBR就是光学原理和物体结构交互作用的抽象和模拟。下面先从光的性质说起。
4.2 光的性质
4.2.1 光是什么？
有人说光是粒子，有人说光是电磁，有人说光是一种波，有人说光是一种能量，还有人说光是量子，那么光到底是什么？
狭义上说，光是电磁辐射的某一部分内人眼可见的电磁频谱，即可见光，它是人眼可感知的可见光谱，是造成视觉的原因。
可见光通常被定义为具有波长在400-700纳米（nm）的范围内，不可见的有红外线（具有更长的波长）和紫外线（具有更短的波长）。
广义上说，光指的是任何波长的电磁辐射，无论是否可见。包括伽马射线、X射线、微波和无线电波。而可见光（400-700纳米）只是所有波长区域的一小部分：
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