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    甜蜜

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    siggraph13上面EpicGames带来的UnrealEngine4的PhysicallyBasedRendering（基于物理模型光照）部分内容。
    EpicGames应该说进入PhysicallyBasedRendering较晚了，但这样就有比较多的参考，这里Epic重要的参考是迪斯尼在做cg（《无敌破坏王》等）使用的光照材质模型，并且在实际开发过程中进行了精简，并且和用于游戏开发的pipeline相结合，取得了不错的成效。
    在理论算法方面，在基于cubemap的secondary specular的brdf的计算上更加的数学准确，通过理论数学以及工程方法进行优化，是一个high点。
    link
    http://url.cn/KT07av

    http://url.cn/MJprmC

    http://url.cn/Q3Dipo

    overview
    首先epic介绍了其在使用物理光照方面的思考，大的方向上来看，业界也达成共识，换成基于物理模型的光照，会带来更真实的效果，更精简的美术参数和数据，在光照环境剧烈变化的情况下保持渲染结果的真实正确。
    但是其实物理光照仍旧是一个开放性课题，其可以用的光照模型很多，很多研究开始是针对于离线渲染的cg来做，选择什么，在这种模型下面如何取舍是开发者面临的非常难以决断的问题。
    epic在这方面的需求包括：
    *性能
    *简单易用
    *可以线性插值（这样多个material可以混合）
    *有较高的灵活性--可以写实风，可以卡通风
    同样，强如epic在转向物理光照的时候，也是遇到问题，虽然争论不太多（已经业界标配了），但是应用起来还是适应了段时间。
    同时epic一个非写实项目已经开始了挺长时间，转向物理光照也困难重重，尽管程序员表示物理光照可以搞定，并且迪斯尼也证明了卡通风格，但是已经做了很多数据，所以又给这个项目做了个向下兼容版。
    也算是成长的烦恼吧！！
    shading模型
    和其他物理模型一样，是macrofacet specular shading model：


    epic games采用的是迪斯尼所使用的GGX模型，所以各数学公式是：
    Distribution：


    Geometry：


    Fresnel：


    这里fresnel项是针对schlick approximation做了一个数学逼近，优化了性能，其中schlick approximation是：




    ImageBasedLighting
    （ImageBasedLighting，说人话就是使用环境贴图来做反射，只是图形学里面把这种把环境光照信息存到环境贴图里面，然后在拿来渲染模型的方法叫做ImageBasedLighting。）
    常规使用的方法可以说是源自经验和尝试，实际下来在数学上是不准确的。
    数学上精准的推导是根据材质表面的粗糙程度来进行积分：


    一些数学逼近：


    红框中的部分是光照信息，其实就是从环境贴图中读出的信息，是经过prefilter的。
    篮框部分是积分的另一个部分，在进行数学推导：


    这里便转换成了一个由roughtness和cos(theta)组成的函数，offline计算结果存到贴图里：


    整个过程很漂亮，理论推导+engineering，把真正正确的做法，变成了现实。


    材质模型
    epic取了ggx材质模型的一部分，迪斯尼使用的ggx模型里面包含了超级多的参数：


    epic取了：
    *base color
    *metallic
    *roughness
    另外加上：
    *cavity--用于计算材质上坑洼造成的阴影，这个没多介绍

    roughness和metallic美术用起来破费了些心思。


    材质layering
    ue4立面材质可以进一步混合，也就是材质编辑器中可以拿一个材质作为一个节点来构建材质。
    可以这样做的重要理论基础就是，材质中的参数都是可以进行线性插值，并且在插值后，物理属性也是正确的，并不会破坏光照模型。
    这样可以说材质编辑器的能力进一步提升，当然如果美术飙起来也会弄出非常低效的材质把性能搞差。


    epic提到其中一个应用就是做detail tiling，把一个正常材质上面叠加tiling很厉害的另外一个材质，进而得到精度超级高，但是却又不需要大贴图的新材质。
    封面图片就是detail tiling的结果：



    lighting类型
    ue4中还支持了面光源，球光源和tube光源。
    面光源中尝试了几种方法，包括billboard reflection，cone intersection，最后使用的是在specular distribution项上面做一些改变：

    楼主 2015-06-04 19:09 回复

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