PBR就是Physically Based Rendering的缩写，它使用了一种更符合物理学规律的方式来模拟光线，因此这种渲染方式与我们原来的Phong或者Blinn-Phong光照算法相比总体上看起来要更真实一些。

由于它与物理性质非常接近，因此我们可以直接以物理参数为依据来编写材质，而不必靠各种奇怪的参数让光照效果看上去正常。

这也是目前游戏引擎中的主流光照渲染方式，但都针对实时渲染的情况下做了不少简化，比如

• Unreal Engine：Real Shading in Unreal Engine ；
• Unity：Unity - Manual: Physically Based Rendering Material Validator ；
• 另外推荐Google的Filament引擎的PBR文档，非常详细：Filament Materials Guide。

PBR的应用领域

PBR 对建筑可视化、游戏视频、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）、电影和动画以及产品设计和广告等各个领域都产生了影响。

• 建筑可视化：PBR 在创建逼真的建筑设计和环境可视化方面都是重中之重。
• 游戏视频：PBR 技术被广泛应用于游戏行业，以实现逼真、身临其境的视觉效果。
• 虚拟现实（VR）和增强现实（AR）：PBR 有助于在 VR 和 AR 应用中实现逼真的视觉体验。
• 电影和动画：PBR 对于在电影与动画中创建逼真的视觉效果、提高整体内容质量方面十分关键。
• 产品设计和广告：PBR 可用于创建逼真的产品视觉效果和逼真的广告材质。

软件中的 PBR 技术

PBR技术的发展得益于多种软件、平台、插件和开发工具包（SDK）的支持，这些工具为3D创作者和开发者提供了高效实现PBR的手段。

这些工具专为PBR设计，帮助实现惊艳而逼真的视觉效果。3D创作者可根据需求选择不同工具，简化PBR工作流程。

PBR插件和扩展程序可以无缝集成到流行软件中，创建高质量、物理精确的材质和纹理。

这些插件通常具备高级材质编辑、实时渲染和纹理创建功能，使用户能够在首选软件中实现逼真的视觉效果。

此外，像NVIDIA的MDL和AMD的Radeon ProRender SDK等开发工具包，为开发者提供了构建定制PBR解决方案的工具，利用硬件加速和先进渲染技术实现卓越的视觉真实感。

各种工具对PBR的支持，彰显了行业对推动PBR工作流程的承诺。通过这些工具，3D创作者和开发者能够简化流程，实现更高的真实感，在游戏娱乐、建筑可视化和产品设计等众多行业中创造更出色的视觉内容。

实时 PBR

实时PBR在渲染引擎中既是挑战，也是进步。要在保持高视觉保真度的同时实现实时性能，是一大难题。

硬件加速的进步，如强大的GPU和专用渲染核心，使实时引擎能够处理复杂的光照计算、材质交互和后处理效果。

屏幕空间反射、基于图像的光照系统和物理基础的着色模型等技术，对于实现高效的PBR至关重要。这些技术提升了视觉质量，确保了视觉效果的连贯性和吸引力。

实时PBR技术与游戏、虚拟现实和增强现实的结合，改变了互动娱乐的面貌，使开发者能够创建视觉上惊艳、逼真的环境，模糊了虚拟与现实世界的界限。

随着实时渲染引擎的进化，各平台和行业的沉浸式体验潜力不断扩大，树立了新的视觉保真度和真实感标准。

PBR材质

创建和优化PBR材质需要精细的材质编辑、纹理创建和参数化。材质编辑涉及开发反照率、金属度、粗糙度和法线贴图等属性，以真实表现表面并响应光照。

纹理创建则负责生成高质量贴图，传达表面细节和属性。材质参数化是微调属性和着色器参数，以实现预期的视觉效果，这需要对材质属性及其光线交互有深入理解。

这种关注确保材质能够准确复制现实表面，创造出视觉吸引力强且沉浸感强的体验。同时，优化材质时要确保其属性和纹理与能量守恒和光线行为一致，从而实现视觉上精确的渲染效果。

遵循PBR原则并利用先进技术，能实现高水平的视觉保真度和真实感，提升渲染场景的质量和真实性。

PBR与环境交互

PBR在互动环境中至关重要，借助其可提升各种沉浸式体验的真实感和互动性，如互动媒体装置、虚拟游览和模拟。

PBR技术还能帮助创建逼真环境，增强用户体验和参与感。通过准确模拟光照和材质的行为，PBR创造出连贯且逼真的视觉内容，提升互动环境中的沉浸感和存在感。

在互动媒体装置中，PBR技术对创建视觉吸引力强且互动性高的展览非常重要。逼真的渲染能力提高了装置的视觉保真度，使观众能够享受逼真且动态的体验。

无论是在艺术画廊、博物馆还是公共空间，PBR让创作者能打造出模糊物理与数字界限的互动装置，给观众留下深刻印象。

同样，在虚拟游览和互动模拟中，PBR技术帮助创建出逼真、沉浸式的环境，为用户提供存在感和探索感。通过准确表现材质、光照交互和环境细节，PBR提高了虚拟环境的保真度，为用户带来引人入胜、真实的体验。

以下是总结一些关于PBR常见的问题：

什么是 PBR材质？

PBR 材质是指为基于物理的渲染而设计和优化的材质，目的在于精确模拟光源和材质的物理行为，以达到逼真的效果。

什么是 PBR 贴图？

PBR 贴图也称为纹理贴图，在基于物理的渲染（Physically-Based Rendering）中用于定义表面属性和模拟光线与材质的交互作用，影响最终的视觉效果。

什么是 PBR 中的粗糙度？

PBR 中的粗糙度(Roughness)是指某个表面属性，粗糙度决定了光滑表面上材质的分布，影响光线与表面反射光的交互方式，并有助于提高渲染场景的整体逼真度。了解粗糙度对于准确描绘各种表面（从光滑的抛光到表面粗糙的材质）至关重要。

什么是法线入射角？

法线入射角是指垂直于表面法线观察表面的视角。在零度或法线入射角时，表面上的高光反射会变得更加强烈，您可能根本无法看到表面下方。这一概念对于理解光线如何与表面交互作用并影响高光反射强度至关重要，有助于在 PBR 中对材质进行整体视觉描绘。

PBR材质的基本组成部分有哪些，它们对最终渲染输出有何影响？

PBR 材质由基础颜色、金属度、粗糙度贴图和法线贴图等基本组件构成。这些组件通过精确模拟光线和材质的物理行为，共同影响最终的渲染输出，从而带来更逼真的视觉效果。

在计算机图学中使用基于物理的渲染（PBR）有哪些主要优势？

在计算机图学中使用 PBR 的主要优势包括创建逼真的影像、连贯的环境和永续的工作流程，以实现一致的作品创作。PBR 还能更准确地渲染最终反射光与材质属性（包括表面法线）之间的交互作用，最终提高计算机图学的整体质量。

基于物理的渲染技术在电子商务和广告行业的产品可视化中是如何应用的？

基于物理的渲染技术可用于电子商务和广告行业的产品可视化，这种技术能以符合物理的方式精确模拟表面的视觉特性，从而在各种照明条件下获得逼真的效果。经由如实再现真实世界的材质，增强产品展示和营销方面的材料。

传统渲染技术与基于物理的渲染技术的主要区别在哪里？

传统渲染技术与基于物理的渲染技术的主要区别在于，PBR 对光线在半透明材质和表面上的行为进行更详细的推理。基于物理的渲染摒弃了老旧的近似法，能更准确地渲染光线行为以及光线与材质的交互作用，从而获得比传统渲染方法更逼真、更具视觉吸引力的效果。

基于物理的渲染如何提高3D建模与渲染软件中材质表现的准确性

基于物理的渲染通过模拟光线和材质的物理行为，提高了 3D 建模与渲染软件中材质表现的准确性，从而获得更逼真、更直观的材质表现。

作为一种已投入实际应用的渲染技术，PBR在众多3D软件中都有应用，在该过程中，3D创作者接触最多的可能是PBR材质，而对PBR其他相关内容不甚了解。

希望这篇文章，能帮助各位3D创作者，更多更深入地了解PBR技术及应用，变得更专业，更出色，取得更多成就和收获！