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前言
1. 什么是PBR？
2. 为什么PBR在近期开始流行
3. PBR材质与其他渲染器中材质（如Vray材质、Enscape中的材质）的区别是什么？
4. 为什么Vray之类的渲染器从一开始没有使用PBR材质系统？
前言
本文内容基于对图形学中PBR相关知识的理解而写，属于材质系统中PBR内容的前置知识。主要内容来源为计算机图形学核心知识、本人项目经验以及GPT辅助。如有错误烦请指正。
1. 什么是PBR？
PBR全称为Physically Based Rendering，即基于物理的渲染。是一种在计算机图形学中模拟光线与物质相互作用的方法，旨在提供一种通用的材质创建和渲染流程，适用于不同的渲染引擎和平台。PBR的核心目标是创建更加真实和一致的渲染效果，它基于物理原理来近似真实世界中光的行为。在渲染过程中保持能量守恒，确保材质的反射和吸收行为符合物理定律。
2. 为什么PBR在近期开始流行？
- （1）技术成熟：PBR作为一种标准化的渲染流程，提供了一套统一的材质参数和光照模型，使得渲染效果更加逼真和一致。在实时渲染（如游戏开发）和非实时渲染（如电影制作）之间的桥梁作用，提供了统一的渲染解决方案。在一些实际项目，如游戏和电影领域，取得了不错的效果。
- （2）硬件发展：GPU和CPU的性能提升，使得实时渲染复杂的PBR材质成为可能。
- （3）简化工作流程：PBR提供了一种简化的材质创建和渲染流程，减少了艺术家在材质属性调整上的工作量，提高了生产效率。
- （4）跨平台一致性：PBR材质可以在不同的渲染器和渲染引擎中使用，而保持相似的视觉效果，这对于跨平台项目尤为重要。
3. PBR材质与其他渲染器中材质（如Vray材质、Enscape中的材质）的区别是什么？
VRay的早期版本并不是基于PBR材质系统构建的，但它们确实提供了广泛的材质属性和控制，允许用户实现各种逼真的渲染效果，这一套材质系统也被继承了下来。VRay材质系统从一开始就设计得非常灵活和强大，能够模拟复杂的光照和材质交互，这与PBR的目标是一致的，但方法和具体的实现细节有所不同。VRay的后续版本增加了对PBR工作流的支持，允许用户更容易地创建和管理基于物理的材质。
（1）材质属性：
- PBR：通常使用一组基于物理的参数，如反照率（Albedo）、金属度（Metalness）、粗糙度（Roughness）、法线（Normal）贴图等，这些参数能够广泛适用于不同的渲染器和场景，提供一致的视觉效果。
- VRay/Enscape：可能使用不同的参数集，如漫反射（Diffuse）、镜面（Specular）、光泽度（Glossiness）、IOR（折射率）等，这些参数更侧重于艺术家的直观控制，而不是严格的物理准确性。
（2）光照模型：
- PBR：采用基于物理的光照模型，如使用能量守恒和双向反射分布方程（BRDF）来确保渲染结果的物理真实性。
- VRay/Enscape：可能使用更传统的光照模型，虽然也可以模拟真实世界的光照效果，但不一定严格遵循物理法则。
（3）工作流程：
- PBR：强调标准化的工作流程，使得材质可以在不同的渲染器和平台之间移植，提高了材质制作和渲染的效率71。
- VRay/Enscape：可能提供特定的工作流程和界面，这些工作流程可能更适合特定类型的项目或用户群体，但可能不具备PBR那样的通用性。
4. 为什么Vray之类的渲染器从一开始没有使用PBR材质系统？
- （1）发展阶段错位：PBR作为一种渲染技术，是在21世纪初才开始流行的，特别是在游戏和实时渲染领域。而像VRay这样的渲染器在PBR流行之前就已经存在，并且拥有自己的一套成熟的材质系统。VRay等渲染器主要是为建筑可视化、电影制作和其他非实时渲染任务设计的。这些领域在PBR流行之前，已经使用了一套行之有效的材质和光照模拟方法。当PBR兴起后不是特别必要完全切换成PBR体系。
- （2）渲染人员可控性与灵活性：VRay等渲染器提供了高度的灵活性和控制，允许用户自定义材质和光照效果。PBR虽然提供了一种标准化的方法，但它可能并不适合所有类型的渲染任务或艺术风格，例如风格化的表现形式。许多用户和公司已经习惯了VRay等渲染器的现有工作流程和材质系统，对于这些用户来说，改变到PBR材质系统可能需要重新学习和适应。
- （3）硬件需求：如（1）中所述，Vray等渲染器在PBR兴起之前就已存在，受限于当时计算机硬件的算力限制，Vray的材质系统对硬件需求不高。而PBR材质和光照模型可能需要较高的计算资源，尤其是在实时渲染中。
- （4）软件自身渲染算法：VRay等渲染器可能采用了一些特殊的渲染技术和算法，这些算法在某些方面与PBR的原则不完全一致，但在特定情况下能够提供更好的渲染效果或性能。随着市场对PBR材质的需求增加，VRay等渲染器也开始提供PBR材质选项，以满足用户的需求。
