【光照】[漫反射]UnityURP兰伯特能量守恒吗?
【从UnityURP开始探索游戏渲染】专栏-直达兰伯特漫反射的能量守恒性
能量守恒基本原理
在物理正确的渲染中，能量守恒要求：
[*]表面反射的光能总量 ≤ 入射光能
[*]漫反射+高光反射 ≤ 1.0
[*]没有能量凭空产生或消失
经典兰伯特模型的能量守恒问题
传统兰伯特漫反射公式：
$漫反射 = 表面反照率 × max(0, N·L)$
不守恒的原因：
[*]缺乏归一化因子：
[*]半球积分结果应为π，但兰伯特模型直接使用N·L
[*]正确公式应为：$漫反射 = 表面反照率 / π × max(0, N·L)$
[*]反射率超标：
[*]当反照率(albedo)设为1.0时，反射率可能超过100%
[*]例如：N·L=1时反射率为100%，但实际应有吸收损失
[*]恒定反射率：
[*]对所有入射角使用相同反射率
[*]现实中菲涅尔效应导致掠射角反射率增加
URP中的修正方案
Unity URP采用改进的兰伯特模型：
hlsl
// URP实际实现（Lighting.hlsl）
half diffuseTerm = saturate(dot(normal, lightDir));
half3 diffuse = albedo * lightColor * diffuseTerm * INV_PI;其中：
[*]INV_PI ≈ 0.31831 (1/π)
[*]通过除以π实现能量归一化
PBR工作流兼容性分析
兼容性类型
兼容维度支持情况说明数据输入✅ 完全兼容使用相同的albedo贴图输入光照计算⚠️ 部分兼容缺乏物理反射特性材质工作流✅ 完全兼容支持标准材质参数后期处理✅ 完全兼容兼容HDR/Bloom等效果全局光照⚠️ 有限兼容需要特殊处理完全兼容的方面
[*]材质参数统一：
[*]使用相同的albedo纹理和颜色参数
[*]支持相同的法线贴图格式
[*]HDR管线整合：
[*]支持线性颜色空间
[*]兼容HDR渲染和自动曝光
[*]后期处理协同：
[*]与Bloom效果无缝配合
[*]支持屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)
有限兼容的方面
<ul>能量守恒缺口：
graph LRA[入射光能量] --> B[经验模型]B --> C[漫反射输出]C --> D{能量总和}D --> |100%| E[违反守恒]D --> |物理模型
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