PBR纹理基础知识 | 纹理打包工具 | 材质编辑器讲解 | UE第一周 Shading与材质创建

2023-05-16 17:15 作者:Game艺视界 0人读过 | 我要投稿

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第1周|介绍和概述纹理和UE4材质编辑器

我们将学习UE4中使用的PBR纹理的基础知识、纹理打包和UE4材质着色器系统的概述好的，那么什么是pbr？

【基于物理的渲染（PBR）是指使用真实感着色/照明模型以及测量的表面值来准确表示真实世界的材质】

pbr代表基于物理的渲染还有一个二级组件称为pbs或基于物理的着色但两者都指一种着色和渲染方法，提供精确表示法光如何与曲面相互作用。pbs通常专门用于着色概念和pbr专门用于渲染和照明，但两者都会描述表示资产的过程包括从物理准确的角度进行，那是什么意思一个是要确保我们正在使用阿尔巴托颜色的精确测量，以及反射率值以及我们使用的任何材料的微表面

还有两个物理上精确所有类型的照明条件，所以在pbr中将有三个不同的方式来了解什么是pbr

所以能量守恒是一个概念它表明一个物体反射的光不能超过接收到的光这意味着非常扩散和粗糙的东西将反射非常暗淡。但是一种非常广泛类型的高光而更平滑、更具反射性的东西会反射更明亮和更紧密的高光，人们的理解是一个物体基本上不能产生自己的光。所以这是我们在创建这些资产时我们必须确保这一点，我们会试图确定正确的反射率值

如果我们使用光泽等级或金属粗糙度我们要确定正确的反射率值，我们不会产生比物体接收到的光更多的光

【能量守恒在基于物理的渲染解决方案中起着至关重要的作用。该原理表明，表面重新发射的总光量（反射和散射回来）小于接收的总光量。换句话说，从表面反射的光将永远不会比它击中表面之前更强烈】

第二件事是一个称为brdf的数学函数，所以brdf 代表双向反射率分布函数这是一个很大的概念但它描述了反射率属性

【双向反射分布函数（BRDF）是描述表面反射特性的函数。在计算机图形学中，有不同的BRDF模型-其中一些在物理上不合理。为了使BRDF在物理上合理，它必须是能量守恒的并表现出相互作用。互易性指的是亥姆霍兹互易性原则，该原则规定，入射光线和出射光线可以视为相互反转，而不影响BRDF的结果】

我们有几种不同类型的brdf模型，最常见的通常是ggx或blen

但也有一个他们用于迪士尼动画电影的版本在皮克斯和其他渲染工作室在一些视频游戏中实际使用过

我们的第三点它是介电和导电材料（金属、非金属）

所以在pbr中有两种不同类型的材料电介质和导电，电介质材料是绝缘体他们吸收的比反射的多或者它们也会吸收电，而导电其名称现在我们基本上把它分解金属或非金属，但有某些非金属材料可以导电所以电介质的例子材料是玻璃塑料木材陶瓷和皮革

然后导电材料是钢铜金基本上是一般金属，我们处理这个问题两种不同方式，金属材料光泽度和金属粗糙度工作流。原因是像虚幻引擎使用金属度粗糙度为首先，使用金属粗糙度具有成本效益（更低成本），因为它允许您进行通道封装，如果您使用光泽规格，如果您必须对金属做任何事情，您将不得不使用镜面反射通道内的金属颜色，而金属粗糙度您实际上可以这样做，但你也可以只需在albato中添加颜色即可，然后将金属的值更改为黑色或白色

对于金属粗糙度，如果金属通道是黑色的，这意味着它不是金属如果它是白色，则表示它是金属你可以做到灰度值，以及在非金属材料，如铁锈、污垢等但不建议，只在黑白之间有一个非常鲜明的对比。因为这会导致渲染问题在金属过渡层之间。光泽镜面反射度运行完全相同，但不同的是对于镜面反射值，所有内容都将有一个最小灰度值，这取决于它是什么引擎，对于粗糙度通道永远不会有一个全黑的镜面反射贴图

对于金属和粗糙度，它是粗糙度通道，它的工作原理是如果某个物体非常光滑、有光泽且具有反射性它会变成黑色，如果它非常粗糙且根本不具有反射性，它会变成白色这与光泽相反，如果没有光泽或光泽，则为黑色

除了光泽度和金属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地图反照率，这是一个拉丁文单词，表示白色。这意味着与原始底色相比和漫反射贴图、反照率颜色贴图中没有任何灯光信息，如果他们真的想做的话，他们会加入环境光遮挡并绘制自己的阴影和高光，而不是像暴雪这样的游戏在那里处理的方式，因为它们是手绘的但是当你必须在 pbr 中处理时它不会给你大量的信息，你必须通过实际渲染来处理阴影、高光和其他一切。如果你没有意识到你已经将阴影烘焙到反照率中，您已经为其添加了并且你已经在反照率中添加了更多的阴影或高光这就有点让事情变得复杂了。白色或更多曝光不足和黑色在某些情况下可以使用环境光遮挡但不推荐使用。您可以使用环境光遮挡例如草因为有太多

为什么我们更多地使用pbr纹理，而不是我们以前使用的纹理方式，你知道人们会根据他们认为的光泽和金属程度来判断镜面反射值，所以从来没有任何一致性如果你有10 种不同的环境艺术家，人们将如何在游戏中创作他们的材料，你很可能会有 10 种不同的金牌或 10 种不同的铁杆或 10种不同的铝材。最大的问题还在于将有 10 种不同的材质或其他什么，它们将用于完全不同的照明场景，无论是白天还是晚上日落的室内外，他们是如何制作这些材料的，他们的制作方式从来没有一致性，在不同的照明模型中，它们的外观从来没有一致性，因此pbr最大的进步之一是我们编写了材料，使它们可以一次性使用，并在任何情况下都具有相同的精确渲染能力

traditional workflow to pbr specular workflow conversion

**传统工作流到pbr镜面反射工作流的转换

remove lighting and adjust values to create new albedo map

**删除照明并调整值以创建新的反照率地图

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

**删除照明、颜色（对于非金属）和曲面细节以创建等级库贴图。使用曲面细节作为基础创建光泽贴图

通道打包

基本上是在虚幻引擎中的单个纹理的颜色通道中应用黑白或灰度图像的方法,当它首次出现时在我的工作室中，它们是使用rma或粗糙度进行通道填充的，红色通道金属度在绿色通道中、环境遮挡在蓝色通道中。因为我们的游戏我们做了一个orm 版本，这意味着环境遮挡在红色通道中，粗糙度在绿色通道中，蓝色通道中是金属度我们这样做是因为我们的一些渲染工程师能够发现绿色通道没有那么多压缩，并且实际上具有更好的灰度贴图质量，所以我们在那里进行粗糙度因为必须是最清晰的

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