PBR：理论

概述

网上有很多PBR理论相关的文章，如《基于物理的渲染（PBR）白皮书》系列，这里只是精简这部分概念。

渲染方程（推导）

这个公式基于辐射的过程中，能量守恒的原则推导而来。它的物理意义是：我们见到的x位置的颜色，是它自发光+对所有接受的光源的辐射的总和。 
简化形式：

其中：Le是自发光，Li是入射光亮度，fr是入射方向到出射方向的比例，（wi*n）是入射角度带来的衰减，dwi是入射方向半球积分。

BxDF

主要用来模拟Fr的特性，基于不同材质，所使用的方法也不同。

BRDF（双向反射分布函数）：仅处理受光面，且不考虑次表面散射。适合不透明材质。

BTDF（双向透射分布函数）：仅处理背光面，且不考虑次表面散射。

BSDF（双向散射【反射+透射】分布函数）：处理受光面和背光面，且不考虑次表面散射。适合透明度比较高的材质。

BSSRDF（双向散射表面反射率分布函数）：处理受光面和背光明，考虑次表面散射，适合半透明材质，云，玉石，牛奶等。

BRDF

基于BRDF模式，可以对渲染方程进一步细化：镜面反射+漫反射

翻译

基于对半球积分的简化，把光源简化成直接光+环境光，这样就不需要求积分了。

输出颜色 = 直接光输出颜色+环境光输出颜色

最后

PBR光照的本质是基于物理，整个光照都必须遵守能量守恒这个原则。BRDF是基于非透明材质，这个特例简化出来的渲染模型，所以他不适用于透明材质。此外，BRDF只是一个推导结果，最终不同的引擎会基于这个规范来实现自己的方案。在实现的过程中，还会对积分这种操作进行简化，一般是采用类似GI的方式模拟环境光对材质的影响。在U3D里面是由IBL模块实现，正是因为有了这些细节，整个渲染结果才显得的更高大上。