在实际项目中，更加的统一，流程规格化。

以前绘制贴图啥的，可能风格不同，

PBR是渲染方式，宏观的概念，并不指代具体材质。PBS是其核心。

前者standard是金属流，后者是高光流。

两种工作的产出贴图不一样，工作效果是一样的。

倒背如流！！！

BRDF是PBS的光照模型。

光到达金属表面，进去或者反射。进去的全部被吸收，所以金属射到我们眼里的光，都是它反射到我们眼里面的。

金属反射的颜色，注意是反射的高光颜色，可以是带有颜色的，RGB某一个颜色的。

非金属就不一样了，它发射的高光都是黑白灰的，不具有彩色。

注意只要是没进入物体内部反射出去的这部分都是高光反射。

所以金属只有高光反射。（纯金属）

漫反射是进去了，然后又从进入的面出来了。各个方向射出去。

生锈的金属算是非金属。

水并不导电，不是金属，纯水不导电，水导电是因为有杂质。

也就是把平面放大了看，看发生了什么，就是上边的那俩行为，而我们就要模拟这个行为，那么由于平面上各个部分也是不同的，所以我们用贴图来实现不同。

右边的图表示的是，把一个看似光滑的球表面一处给使劲放大，是可以看到它的凹凸不平的。

粗糙度对光线的影响。

上边说的粗糙度的影响，原理其实就是能量守恒，当粗糙度上升，其实主要是很多方向偏了，被散射走了，所以整体亮度会暗一些，没那么亮。

线性空间才能保证计算的渲染的正确性，才能对最终效果的真实性有一个保证。

线性空间和gamma空间是对立的。

gamma空间在亮度相同的情况下是更曝的，在1.5的时候就基本完全爆掉了，没有细节了 。而线性空间下，高光和暗部和中间的过渡地带还都是清晰可见的。

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对于渲染方程，我们实际情况是对他进行一些简化的，因为完全按照这个来操作，时间消耗非常之大。

大致理解这个式子就是：输入的光，首先会由于入射角带来一个衰减，然后根据BxDF来算出反射的，但是对于入射的不只是一个方向，所以这里就积分起来所有的，就得到指定出射方向上的光亮度。

而上边最为重要的就是BxDF。

双向，视角方向和入射角方向，这俩固定了，再谈亮度。

BRDF针对不透明的，因为他只考虑反射部分。

BRDF是反射的部分，也就是简化成入射点和出射点为同一个点，然后向外反射的部分，平面上边的部分。

BTDF就是和BRDF类似的，考虑平面下面的部分，透射的部分。

BSDF就是这俩相加的结果。

BSSRDF就是引入了次表面散射等现象，这个次表面散射，其实是光进入介质之后，然后在出去的时候，出去的点已经远离了入射点的情况，这就会产生次表面散射的现象。这是BRDF没有涉及到的。

BxDF 函数 - 知乎 (zhihu.com)

聊一聊PBR的一些重要前置概念 - 简书 (jianshu.com)

简谈实时皮肤渲染之预积分SSS - 简书 (jianshu.com)

描述次表面散射（Subsurface Scattering）：BSSRDF 简介 - 知乎 (zhihu.com)

学习PBR路程（二、渲染方程与BxDF） - 知乎 (zhihu.com)

健壮，就是你在正常范围内调参数的时候，效果不会偏的太离谱。

这里说了一个美术的让步，因为一般情况下这个高光的颜色是固定的，非金属都是黑白灰的，不同的金属有着各自固定的颜色。而让步美术，就是让这个颜色变成可调节的，更好的服务美术效果。

头发渲染各向异性高光 - 知乎 (zhihu.com)

关于Unity里面的金属流和高光流，就是在导出贴图的时候，他俩不一样。

注意通道的颜色不一样，意味着通道内装的东西不一样。

然后再材质里面，我们可以看到这里的两个standard。

这个是他的材质面板。他的纹理显示和我们默认properties写的结果不一样，是因为这里的都是用脚本来自定义的额。

导出。

这里把贴图导入到材质中。这个是Unity 自带的金属流PBR的四张贴图：

这里的Metallic和smoothness是放在了同一张贴图里面。前者占据RGB，后者占据A。但是这里R=G=B，三个是存储的相同的信息。这里说了一个针对什么OpenGL2.0啥的，如果压缩，ADC1什么玩意的格式，我们是不能使用alpha通道的，所以我们把贴图给调整一下，让金属度放在R，光滑度放在G通道。为了节省空间，B里面我们塞一个AO。

然后形成我们自己的一套贴图形式：

同时删除了自发光贴图。注意法线选择的是右边的那个版本；、

当我们制定了自己的贴图版本之后，就不能使用它Unity的shader了，因为贴图对不上号。

他这里光滑度贴图只能来自metallic或者albedo的alpha通道，而我们放在了金属度的G通道，所以这里如果再用它的就没法传递进去光滑度贴图。

所以我们需要自己写一个自己的材质。

线性空间的修改，线性空间只支持OpenGL2.0以上版本，安卓4.3以上版本。

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在一个没有光的房子里，打第一盏灯，房间从暗变成亮的，这时候再打一盏相同的灯，房间会变亮，虽是相同的灯，但是变亮的程度却不如第一添加的时候变亮的程度大，也就是亮度并没有达到一盏灯时候的两倍。

这个是人眼的一些机制导致的。

现实中实际的亮度值，是线性递增的，一盏灯是一定的亮度值，加上第二盏灯就是二倍的亮度。

对于人眼看上去却不是，他会有一个下凹的形状。如上图。

对于一些电子脉冲的显示器，以一定的脉冲冲击显示器，得到一种亮度，加倍脉冲得到一种亮度，对比这俩亮度第二种亮度依旧不是第一种的二倍。

所以这里人眼和电子脉冲显示器存在这么一个共性的巧合。

这里有意思的是：我们用人眼去看显示器的时候：

就是显示器显示的是2.2次方，人眼再看就是再来一个2.2次方。也就是更暗。

这个情况并不好，所以做显示器的硬件厂商，就尝试处理这个问题。

就是把显示器显示之前给他做一个矫正处理，放大的曲线让他是：x的2.2分之一次方的曲线。

输出之前，先2.2分之一，然后输出显示出来再来一个2.2，这样显示的亮度就是实际亮度了，人眼再一看，又会下凹一下，但是这个下凹一下，是符合人眼正常情况下看光照的亮度变化的，这样才看上去合理真实。

如果一个图片是sRGB，他的信息就会使上凸的曲线，也就是他最终的颜色要比实际的亮。

设置sRGB与否都无所谓，他都认为你是，都会在你设置的颜色的基础上变得更亮来存储，注意这个是存储的亮度，看到的就不一定了，受到眼睛和显示器的影响。

存储之后会进入shader，那么进入shader去对颜色进行加工处理，这时候就体现出弊端了，shader中处理颜色并不是原线性空间下的颜色，而是gamma 0.45下的。那么这就是错的，shader输出的颜色自然也不是那么准确的，比如亮度在叠加的时候，可能会大于实际相加的亮度，0.5 + 0.5  >  1，这里的0.5和1是gamma0.45下的，如果在线性下本应该等于1，现在大于1，那就产生了过曝。

线性空间下，会在shader处理之前，移除gamma矫正。

这个就完全正确了。

注意这里我们的颜色信息贴图就必须勾选上sRGB了，注意是颜色信息，存储颜色的。如果其他的法线等数值贴图，就不必勾选了额。因为并不把它里面的像素作为屏幕像素直接显示。只是用来做一些计算罢了。

DCC产出的图会自动进行一个gamma矫正，也就是增亮一下，放在gamma 0.45下，所以上边开局就是上凸的。

这里可以这么理解，就是sRGB上边说了他是变亮的，那么不勾选，他就认为你没变亮，他认为你是线性的，所以直接进入shader，然后再凸，这个凸是为了下面的显示器显示后为线性的。

所以这里的问题就在于，他认为你是线性，但实际你是凸起的，DCC产出的就是凸起的。

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创建PBRshader的时候，最好用这个作为模板。

然后把材质都用上刚刚创建的shader。

这里是一个surface shader。我们要转换成顶点片段着色器。

对于surface shader，这里会有一个选项，就是show generated code。

打开后，刚刚的五六十行表面着色器，变成了一千多行的代码。

我们要把这个代码给替换掉刚刚的表面着色器代码。效果是一样的。

注意看这里的几个pass，把该删除的东西都给删除了。

这里替换的时候，右边Aa，意思是考虑大小写，大小写不一致的不算。第二个意思是全单词，意思是：vert_surf1 这个他就不会替换，只有找到了单独的vert_surf才会替换。

替换按钮。

这个什么编译相关的，讲优化的时候会讲这个。

然后下面俩一个是雾效的定义和前向渲染的定义。

剩下的都是在内部会直接引用的，我们不写也ok。可以直接删了。

下面是GPU实例化的开启与否，渲染优化相关的。低端机不支持。

这里我们不考虑GPU实例化，下面的可以直接删除。

这里直接把if删除就好了，让他必然执行这一段。

由于这里是一步步看，过程中会修改删除，这时候一定要避免出错，因为这个不是自己写的，找错很麻烦，所以修改一点就保存一下看看是否有错。没错了再往下。

三行直接删除。

删除。

位置改一下。

删除。

这里的lightmap是光照贴图，也就是把光照信息烘焙到贴图上，这里静态物体可能会使用，这里不考虑所以直接删除。

然后删除上边的if条件。

这里俩精度的，删除上边半精度的，保留高精度的即可，然后条件删除。

这个struct就是v2f，我们改个名字。

这两句是一样的，我们换成下面的

这里的pack0我们不知道是干啥的，可以直接搜索，看看他是怎么用的，搜索到其他的pack0可以看出这个就是uv。改个名。

删除

然后这里它的vert的参数结构体是一个appdatafull，而不是自己定义结构体，这个东西，我们可以再cginc中找到。

其实就是准备好的一些结构。

这种通用的并不好，因为因为可能用不到其中一些，造成空间浪费。

 

这个也是不需要的，因为lmap是光照贴图的采样，光照贴图相关的都不要。

先对参数修改名字。

c定义换到下面来

注意这里最核心的一句就是c的赋值这句，这里调用的函数就是PBR的实现操作。

下面的这个宏的实现，就是赋值为1.可以手动赋值。但是这里可以删除，用不着。其他地方可以实现alpha的赋值1。

这个核心的函数的三个参数在这里。

可以换成

关于

UNITY_INITIALIZE_POTPUT：

然后下面的一部分是对结构体里面的数进行一个填充，

这里它初始化，然后调用了surf填充。但是我们可以直接填充的，下面之前的surf定义直接删除就行了。

不用surf，这两句也删了

填充金属度的时候，需要加一个属性

这里的normal可能麻烦一些。

先补充上这三个轴。

window中有一个参考大全可以没事看看。

把normal补全。

然后解决报错问题。

然后是核心函数的第二个参数，这个比较简单，这里可以少用一个变量。

最后一个关于GI：

这里Unity GI里卖弄有一个直接光和一个间接光，都在上边了。

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这里自己写一个头文件，然后放在同级目录的文件夹下面，include上。 

需要写上CGIncludes。

 

头文件里面干啥：

复制这一段。

头文件固定格式。

贴进去。

这样我们就可以修改这个文件，之前那个系统文件最好不要直接改动。

然后这里自己写的头文件，由于是要对原来的函数进行一个重写，我们这里改个名字，加一个1，这样调用的时候调用加了1的，就不会出现重定义了。这里把UnityGl这个也复制了过来，同样也加个1.

仔细看下面的这个函数，他在调用UnityGI时的输入参数，第一个是GIInput，这个不用说了，名字就知道了，第二个就是我们模型的AO图，第三个就是normal，第四个：

他的类型是上边。

一个是粗糙度，一个是反射的UV采样，这里是UVW，就是环境光照采样cubemap那种，是用一个向量来进行采样的， UVW。

然后再看：

这里由于准备的数据都是光滑度，没有粗糙度，所以这里用1减去光滑度，也就是上边的函数的作用。

这里走到上边之后，会进入base函数，这个里面就是把直接光的东西给填上，这个就是从data中直接拿的。然后主要干的东西就是间接光的diffuse。

间接光部分还缺少specular，也就是下面的一句。

找到这给函数的实现，然后

这个判断条件对应的是下面：

是反射探针，reflection probe，开启box projection。它的意思说了一下，但是没听明白。

这个判断的这一部分，暂不需要。跳过。

这里一个选项，如果取消勾选的话，那么接下来的一个判断就会成立：

如果没有勾选，也就使用unity默认的一个值作为高光，这个到BRDF再讲。

如果勾选了：

终点就落在了高亮的那句。

他的参数，第一个采样。

然后关于他的第二个参数，回到我们在frag中准备的giInput：

这里不适用lightmap，所以可以直接删除这一块。保留高亮那一句即可。

这一部分可以直接注释掉。

上边说完了他的三个参数，进入函数内部。

这里执行了一个操作。粗糙度 = 粗糙度*（1.7 - 0.7 * 粗糙度）

先看上边，我们用粗糙度实现的结果就是，随着粗糙度的变化，然后物体表面对外界的反射越来越模糊，但是代码里面怎么实现这个，代码里面没办法一点点的去让这个图片变得模糊。

采用的方式，就是通过采样更高等级的mipmap图，让显示的结果变得更模糊。

就模拟出了粗糙度变化的效果。

可以在这里看出来。

这里就是先算出来那一层的mipmap，然后根据UVW采样即可。采样完成之后进行一个解码。

其中的perceptualRoughnessToMipmapLevel就是上边那一句，就是拿着参数乘以6，因为mipmap是0到5，六个层级。

这里转了一圈得到mip，为啥不是直接拿着roughness就作为mip？

是因为：mip和roughness之间的变化不是线性对应的。所以用了上边那个1.7那一坨进行了处理，然后又得到mip值的。

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当GI计算出上边的所有的颜色之后，我们就要进入

这一个了，这一个其实就是我们的核心，因为有了输入的颜色，把这些颜色加以作用就会得到输出颜色，也就是fragment的输出结果。

复制下来，

函数的内容可以看出，就是前面准备各种变量，然后执行BRDF计算，然后返回。

这里有上下三行和alpha有关的，都是和透明模式下相关的。

然后上边有一个函数调用，对BRDF的三个参数产生了影响。

 

注意这里函数名字是根据金属度来计算高光和diffuse，这个是计算传入BRDF计算的高光和diffuse，并不是最后颜色的。

金属性越强，最后高光接近本色。

后边他注释也说了一句，绝缘体高光反射率一般都是4%。

然后1-反射率，是1-高光的反射率，得到的是漫反射的反射率。这个怎么理解？

反射率就是反射出去的比上输入的，那么反射出去的要么是高光，要么是漫反射，所以这俩加上等于1.

dielectricSpec表示的就是高光反射率，而金属度越大的时候，反射率接近1.

漫反射率乘以漫反射颜色，就作为最后的albedo。

这里有这一坨东西，首先BRDF3_Unity_PBS是效果最差的，其次2，1是最好的。就是Unity内部实现了三种PBR。

第一个SHADER_TARGET < 30就是对机器性能判断的，性能太差，自动选用最差的pbr。

这里就说明了，其他的UNITY_PBS_USE_BRDF1/2/3，其实都是根据性能来的。

就是和这里对应的，根据standard shader quality来定义对应的宏，从而选择对应的PBR。

然后我们这里默认是high，所以就会执行

这个，我们复制它。

这里有一个#error用法，运行后：

可以用来调试shader。

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这一节开始，探索BRDF内部。

l和v就表示双向。view和light

之前说的四部分，这里直接把GI都混进去了。

第一行这个，首先diffuseColor就是传进去的albedo，就是贴图乘以漫反射的反射率的结果。

后面括号里面是gi的间接漫反射，和直接漫反射相加，直接漫反射这里收到光的颜色影响，所以他俩相乘了一下。

注意，其中的很多的值都是参数传递进来的，只有diffuseTerm是在这里新出现的，我们看一下他是如何实现的：

前两句，一个是光滑度求出粗糙度，直接1减去。

然后是获得归一化的半角向量。

上边的rsqrt是根号之后再倒数。

三维渲染中的裁剪总汇-腾讯游戏学堂 (qq.com)

突然想起来一个问题，就是，那些背面的像素是什么时候剔除的。

又想起来一个问题，可以学习DUO的玩法，把内容整理一下，然后把问题整理出来。以后可以对着自问自答。

这里有一个if判断，也主要是这里有一个ndotv可能因为一些情况出现负数，那么有一种方式可以修正，但是有一定的性能消耗，对于高性能的机器可以选择这种，就可以把上边的宏定义为1，这样就进入这种

修正处理的方式。还有一种简单的方式来处理，结果的精度会有所下降，但是性能会得到一些节省。所以需要机器的性能进行一个权衡。

剩下的就是各种点积运算。

再往下有一段注释，这里迪斯尼的漫反射公式里面有一个除以PI的操作，但是这里没有了，他在这里解释了一下的原因。

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再来看高光，我们的Fresnel就是F，那么这里高光，他会受到灯光颜色的影响，所以这里乘以一个灯光颜色无可厚非。

然后剩余的DG以及分母部分都在specularTerm中。

先看specular：

unity里面是按照上边分开计算的，把G和分母放在一起，V。

这里高光模型计算是有俩的。

其实GGX那个宏就是1，所以直接走上边的那一部分。这里就是获取VD两项。

这里的roughness是

之前是感性上的粗糙度，我们这里给他理性化，学术化。

这里取一个max是因为防止粗糙度为0，这样高光就没了。所以限制它有一个最小0.002。

这里就是看微平面，然后给他看作一个个的点，每一个点只有一个反射方向，当m=h的时候，才正好看到反射的光线，否则就看不到，看到了说明这个点对这里有贡献，否则就没贡献。

按照这种方式来进行一个计算，但是不可能一一去计算，所以这里就是一个概率估算。

a是粗糙度，  nh是一个整体。就是之前准备的向量。ndoth。

按照右边代码的写法，而不是直接按照等式直接套上，这是和性能优化有关的。

后面加了一个10的-7，是为了分母不为零。

关于V的计算，第一种计算方式，由于消耗比较大，直接给ban了。

下面的是简化操作，简化了平方根。不是完全精确的方式。

计算完VD之后，

这里首先考虑gamma空间，如果是会进行一下处理。

然后高光还要乘以nl，主要是考虑高光的入射方向和法线做一个系数。然后还有是否开启高光，不开启的话直接赋值为0.。

any函数他的输入如果是一维的，输入0返回0，输入非0返回1.

如果多维的，输入分量全是0则返回0，分量有非0的返回1.

specColor是参数中传递进来的高光颜色（就是通过金属度来推测出的那个高光颜色）。

这里主要处理一种情况，如上注释。

F0表示的是视线和法线夹角为0度反射的颜色。

F90表示视线和法线90度时反射的颜色。

注意代码中使用的是lh，因为h是l和v的角平分线，所以这俩结果是一样的，这样lh用的多，就不必多定义一个变量vh了。

F0的位置传进来的是specColor表示，夹角比较小，反射比较弱的时候的反射。

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IBL是提升效果比较明显的一部分。最影响效果表现的一部分。

主要是拿着间接光的高光来操作，首先这个高光本身是物体所有地方都有的，需要surfaceReduction来处理一下，有些地方有，有些没有，有些强有些弱。

还有就是不同角度看上去结果不同，乘以后面那个FresnelLerp。

衰减的计算：

这俩根据空间进行一个分支。

粗糙度从0到1，衰减从1到0.5.

gamma空间需要进行一个矫正，他这里需要感性的粗糙度，所以有一个四次方（本来是二次方），1/2.2就是gamma矫正。

这个近似是基本重合的。

然后就是fresnelLerp那一项，高光随着视角而变，所以参数需要nv。

为啥说他影响大呢，把这里环境source设置为custom并且指定cubemap，如果没有ibl，不同的cubemap切换带来的效果变化并不是很大，但是一旦加上ibl这一项，效果变化就会比较大。

对于PBR，我们把环境给调节好，不需要更改额外的参数来获得效果，把四项参数按照实际情况弄进去，然后把环境调节好，就会得到相应环境下对应的效果。

 

这里的sign有点疑问？？