【光照】Unity中的[光照模型]概念辨析
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达基础光照模型
标准光照模型（Standard Lighting Model）
[*]定义：传统光照计算的框架，通常包含漫反射、镜面反射和环境光三部分。
[*]特点：非物理经验模型，计算简单但缺乏真实感。
[*]从属关系：
[*]包含 漫反射 和 高光反射
[*]是 Phong模型 和 Blinn-Phong模型 的基础框架。
漫反射（Diffuse Reflection）
[*]定义：光线均匀散射到所有方向（如哑光表面）。
[*]模型：
[*]兰伯特模型Lambertian Model：
[*]公式：I = k_d * (N·L)
[*]特点：与视角无关，仅依赖法线和光照方向。
高光反射（Specular Reflection）
[*]定义：光线集中反射（如镜面或金属光泽）。
[*]模型：
[*]Phong模型：
[*]公式：I = k_s * (R·V)^n
[*]特点：基于反射向量（R）和视角（V）计算高光。
[*]Blinn-Phong模型：
[*]公式：I = k_s * (N·H)^n
[*]特点：用半角向量（H）替代反射向量，计算更高效。
物理基础模型
BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function）
[*]定义：描述入射光与出射光关系的数学函数，是PBR的理论基础。
[*]特点：
[*]满足能量守恒（反射率≤1）。
[*]包含 漫反射 和 镜面反射 的物理计算。
[*]从属关系：
[*]是 PBR 的核心数学工具。
[*]包含 GGX（法线分布函数）和 菲涅尔效应。
GGX（Trowbridge-Reitz分布）
[*]定义：一种微表面法线分布函数（NDF），用于PBR的镜面反射计算。
[*]特点：
[*]更真实模拟粗糙表面的高光拖尾效果。
[*]公式：D(m) = α² / [π((N·m)²(α²-1)+1)²]
[*]从属关系：
[*]属于 BRDF 的组成部分。
[*]是 Cook-Torrance BRDF 的核心部分。
菲涅尔效应（Fresnel Effect）
[*]定义：光线在不同角度下反射率变化的物理现象（如玻璃边缘更反光）。
[*]特点：
[*]金属材质反射率随角度变化显著。
[*]非金属材质（如塑料）反射率较低。
[*]从属关系：
[*]是 BRDF 的组成部分。
[*]在 PBR 中用于计算镜面反射。
高级渲染框架
PBR（Physically Based Rendering）
[*]定义：基于物理的渲染流程，使用BRDF等物理模型模拟真实光照。
[*]特点：
[*]能量守恒（无“超亮”高光）。
[*]参数化（金属度、粗糙度）。
[*]从属关系：
[*]基于 BRDF 和 微表面理论。
[*]包含 GGX 和 菲涅尔效应。
[*]替代传统 标准光照模型。
关系层级图
graph TD A[标准光照模型] --> B[漫反射] A --> C[高光反射] B --> D[兰伯特模型] C --> E C --> F G --> H[漫反射] G --> I[镜面反射] I --> J I --> K[菲涅尔效应] L --> G L --> M[能量守恒] L --> N[微表面理论]关键区别
概念物理性计算复杂度应用场景标准光照模型低低实时渲染（如老游戏）BRDF高高电影级渲染PBR高中现代游戏/3D设计总结
[*]传统模型（如Phong/Blinn-Phong）是经验公式，适合快速渲染。
[*]BRDF 是物理模型，为PBR提供数学基础。
[*]PBR 是完整流程，整合BRDF、GGX、菲涅尔等实现真实感渲染。
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达
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