关于unity里pbr技术和材质 unity5默认shader和传统的对比

Posted 2020-10-14 oayx

刚开始也不知道什么是pbr （Physically Based Rendering）后来才发现这是一种新的渲染方式

与之对应的是材质是pbs（Physically Based Shader）

 

unity中的pbs有两种，一种是金属度的，一种是反射的，

具体前者可以做金属泥土之类，后者用于其他非金属的，但是这不绝对，前者也能做布料木头之类

最终使用还是要看艺术效果

(unity中金属度pbr材质)

(unity中反射流程pbr材质)

 

PBR做法 

albedo map 无光颜色贴图
normal map 法线贴图 
metallic map 金属度贴图 或者specular map 高光贴图

roughness 粗糙度贴图

 

3.19.2016内容纠正和更新

 

(unity中普通材质)

传统做法
diffuse mapping 颜色贴图
specular map 高光贴图
normal map 法线贴图

 

 

在PBR流程下，游戏中场景将更加符合自然，对于光照的计算也更符合现实。将在以后离线渲染和实时渲染中占据主流，单一材质能模拟出更多现实中的特性

当然在国内这种框架还不是很流行，大部分还是采用传统的方式进行制作。PBR流程和传统区别就是不再使用Specular Map
在PBR里是glossness（光泽 可以理解成高光粗糙度）和metallicity（金属），后面两张基本都是灰度图，需要在游戏引擎中调节效果，据其他网上说法“一般公司会根据项目发一张材质球的表，Albedo ,glossness,metallicity的值的范围都在上面，根据物品的物理属性来调整就行。”
贴图的流程有了新的变化，模型流程没有多少变化

当然这里要说的是unity5，默认材质其实就是使用的pbs，最明显特征是使用了Metallic，金属贴图（这个在unity里可以通过选择shader Standard Specular setup来使用反射版本pbr）也可以继续使用Legacy旧版非pbr材质

现在说下unity5贴图
http://docs.unity3d.com/Manual/StandardShaderMaterialParameters.html
albedo相对于diffuse map 但不相同
固有色贴图（Albedo map）不需要光照信息，看起来更平，没有高光点，大多也不需要叠加AO和那几张黑白边，只需要给出物体表面固有颜色和很浅的纹理而已，一张光泽度贴图（GLOSS map）来表现物体粗糙度（只和粗糙度有关），越粗糙越黑反之越白，一张SPECULAR map 来表现物体固有反光能力的，这个只和材质有关，不同的项目会给出不同的材质的高光色值范围

Metallic 灰度图，就是pbr中特殊的，可以说是金属的感觉吧
normal map 主体蓝色的，法线贴图
height map 是灰度图 这里指的是视差贴图（ parallax mapping），当然也可以放凹凸贴图（bump map）或者置换贴图（displacement map）

http://docs.unity3d.com/Manual/StandardShaderMaterialParameterHeightMap.html
这个简单说就是能更好增加凹凸感，这个概念很想法线贴图，但是技术更加复杂，
Occlusion map是灰度图 这个用来保护高光和间接照片照到的地方，间接照明来自环境光和反射光，

Emission 彩色贴图 自发光贴图 控制表面光发射 这个选项也会影响到附近的物体，但是要设置lighting里面是realtime，如果是baked动态物体将不接受光照 其实要看到效果必须加light probe 然后发光的物体要static才能看到，否则只能靠脚本刷新或者其他方式才能看到了

Detail Mask 细节图片的遮罩
Secondary Maps
Detail Albedo 细节颜色贴图
Normal Map 细节的法线贴图
这三个其实是一组为了再放大物体时能看到物体的细节层次，比如做皮肤的毛孔贴图之类，放在这里贴图一般使用repeat并且重复很多次才能达到细节效果

有两种流程可以自己选择
反射流程 

金属度流程

混用也没问题，当然金属度还是反射材质没有绝对的使用选择
具体看这里
http://blogs.unity3d.com/2015/02/18/working-with-physically-based-shading-a-practical-approach/
还有画贴图工具

substance

http://quixel.se/

 

 

既然说到了pbr那再结合下色彩空间

linear和srgb,HDR区别
人眼有光线自适应的特性，这样也是能让人在暗的场景里看到更多东西，在亮的场景里能分辨更多东西，这种效果一般从电影院这样昏暗的场所里走出来更能体会，眼睛会有一个慢慢适应的过程。现在摄像头一般也会自适应曝光度，但是工业需求的有些还是需要不自动的，三维渲染之中，如果把这种真实完全模拟的图像给人眼看到，会感觉比我们人眼看到灰暗的多，所以一般会在硬件方面做一个反曲线最后变成srgb的色彩空间让人看到。

游戏引擎里面最终效果给人看到，当然是这种强化过的适应人眼的色彩空间，但是我做光照计算和贴图就不行，因为会由于多次的色彩强化导致最终画面强烈失真，这时候就是需要linear的色彩空间，计算时候用真实色彩，直到输出这一步把色彩强化一遍以适合人眼。unity很早就是linear的色彩空间，但是由于后期最后一部的矫正方面很多从业人士的素养不足，或者完全没有这个意识，做出来的效果完全是不正确，或者缺乏调整弹性的。而unreal则在工作流上面几乎是整合和后期的色表，去解决这个问题。

而HDR是模拟人眼的过程,能看到更广范围的光（就是亮的时候能更亮瞎），HDR图像的一般色域也超过普通的RGB色域（但也可以不超过）。HDR在unity中需要勾选摄像机上的HDR选项和使用延迟渲染deferred才能（否则会有滤镜提示The camera is not HDR enabled 这是没使用延迟渲染），要看出效果还要加个bloom之类的

(对照图 在延迟渲染模式和HDR下加Tonemapping(effects里面的))