PBR Metallic/Roughness工作流中Albedo與F0的計算方法

neoragex2002發表於2015-04-22

首先簡單回顧一下典型的純金屬與絕緣體的PBR屬性：

  • 純金屬：
    • Albedo(diff): 0
    • F0(spec): >0.3 (or 0.5, epic/allegorithmic etc.)
    • Metallic: 1
  • 絕緣體：
    • Albedo(diff)：可為0-1
    • F0(spec)：0-0.08 (allegorithmic etc.), 典型值0.04
    • Metallic: 0

已知某材質的BaseColor、Metallic、SpecularScale(預設值0.5)，欲求其diff（albedo）與spec（F0），可用如下公式：

half DielectricSpecular = 0.08 * SpecularScale;
half3 DiffuseColor = BaseColor * (1 - Metallic);
half3 SpecularColor = DielectricSpecular * (1 - Metallic) + BaseColor * Metallic;

可以看出：

  • 對於純金屬而言： Metallic=1
    • DiffuseColor=0
    • SpecularColor = BaseColor
  • 對於絕緣體而言： Metallic=0
    • DiffuseColor = BaseColor
    • SpecularColor = DielectricSpecular = 0.08 * SpecularScale（預設0.5）= 0.04（預設）
  • 對於介於兩者之間的半導體而言： Metallic=(0,1)
    • DiffuseColor = BaseColor * (1 - Metallic)
    • SpecularColor = DielectricSpecular * (1 - Metallic) + BaseColor * Metallic = 0.08 * SpecularScale * (1 - Metallic) + BaseColor * Metallic

由此可見：

  1. 對於一張貼圖而言，因為SpecularScale是統一指定的，所以對於其貼圖中的絕緣體而言，其F0是統一的
  2. 對於一般的半導體metallic情況，其spec為DielectricSpecular、BaseColor二者的lerp，但注意，其實F0位於0.08-0.3(or 0.5)之間的情況很少；而其diff則可用basecolor與(1-metallic)簡單計算出來
  3. 考慮一般的半導體metallic情況，DiffuseColor + SpecularColor=(BaseColor + DielectricSpecular) * (1 - Metallic) + BaseColor * Metallic，其中DielectricSpecular的最大值為0.08，而BaseColor、Metallic均位於(0,1)，但BaseColor=1、DielectricSpecular=0.08且Metallic=0時，整個式子最大值為1.08，基本能量守恆

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