PBR材质简介

https://threejs.org/examples/#webgl_materials_physical_clearcoat

PBR（基于物理的渲染）是一种先进的渲染技术，它模拟了真实世界中的光照和材质表现。Three.js实现了PBR标准，提供了两种PBR材质：

• MeshStandardMaterial：基础的PBR材质，提供了基本的PBR特性。
• MeshPhysicalMaterial：MeshStandardMaterial的扩展，包括更多高级特性。

光照模型

光照模型是模拟光照如何与物体表面相互作用的算法。Three.js提供了多种光照模型：

• Lambert光照模型：用于模拟漫反射，不考虑镜面高光。
• Phong光照模型：在Lambert模型的基础上增加了高光反射。
• 基于物理的光照模型：使用微平面理论，考虑了能量守恒和菲涅尔效应等，提供了更真实的渲染效果。

PBR材质的特点

PBR材质能够提供比传统材质（如MeshLambertMaterial和MeshPhongMaterial）更逼真的渲染效果。它们利用了先进的光照模型和理论，如：

• 微平面理论：考虑了表面微观结构对光照的影响。
• 能量守恒：确保材质的反射和吸收遵循能量守恒定律。
• 菲涅尔反射：模拟了不同角度下材质对光的反射率变化。

PBR材质的使用

使用PBR材质时，通常需要以下步骤：

1. 创建几何体：定义场景中的三维形状。
2. 加载纹理：PBR材质通常需要多种纹理，如基础色（Albedo）、金属度（Metalness）、粗糙度（Roughness）和法线（Normal）贴图。
3. 创建PBR材质：使用MeshStandardMaterial或MeshPhysicalMaterial，并设置相应的纹理和属性。
4. 创建网格模型：将几何体和PBR材质组合成网格模型，并添加到场景中。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何在Three.js中创建一个使用PBR材质的网格模型：

// 初始化场景、相机和渲染器
const scene = new THREE.Scene();
const camera = new THREE.PerspectiveCamera(75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000);
const renderer = new THREE.WebGLRenderer();
renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight);
document.body.appendChild(renderer.domElement);

// 创建几何体
const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);

// 加载PBR材质所需的纹理
const textureLoader = new THREE.TextureLoader();
const albedoMap = textureLoader.load('path/to/albedo.jpg');
const metalnessMap = textureLoader.load('path/to/metalness.jpg');
const roughnessMap = textureLoader.load('path/to/roughness.jpg');
const normalMap = textureLoader.load('path/to/normal.jpg');

// 创建PBR材质
const material = new THREE.MeshPhysicalMaterial({
  map: albedoMap,
  metalnessMap: metalnessMap,
  roughnessMap: roughnessMap,
  normalMap: normalMap,
  roughness: 0.5,
  metalness: 0.5
});

// 创建网格模型并添加到场景
const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
scene.add(cube);

// 设置相机位置
camera.position.z = 5;

// 渲染循环
function animate() {
  requestAnimationFrame(animate);
  renderer.render(scene, camera);
}
animate();

请将path/to/texture.jpg替换为实际纹理图像的路径。这个示例创建了一个立方体，并为其应用了PBR材质，包括基础色、金属度、粗糙度和法线贴图。

结论

PBR材质提供了一种更高级的渲染方式，能够模拟出更真实的材质和光照效果。然而，它们也需要更多的计算资源和更复杂的纹理设置。