现实里没有真正的「点」光源，所有光都有形状——灯泡、灯管、窗户。点光源（punctual light）对图形学很友好，一个位置加一个强度就完事，但它并不真实，也拟合不了现实光照。这篇讲两类光源在 PBR 里怎么建模：点光源的衰减处理，以及面积光的几种主流近似。

点光源：给平方衰减加个窗

真实光照强度按距离平方衰减：

问题是这个函数永远到不了 0。渲染时我们负担不起「每个光源影响全场」的开销，需要一个明确的作用半径，超出就不算。

常见做法是给衰减函数加窗（windowed falloff）：让美术指定一个半径 r，光强在 r 处平滑归零，而大部分区间的形状保持不变。UE4 用的窗函数是：

Blinn-Phong 那套经验模型不满足能量守恒，也拟合不了金属，所以现代渲染转向了 PBR。而在众多 PBR 材质模型里，Disney 在 SIGGRAPH 2012 的《Physically Based Shading at Disney》影响最深——UE4、Unity 的标准材质都能看到它的影子。

RenderMan 21 里的材质模型和 2012 那版已经差别不小，这里只谈 2012 的原版。有一点要先讲清：Disney BRDF 的出发点是「艺术家可控」（art directable），而不是「严格物理正确」。它宁可牺牲一点物理准确度，换来一组好调、可预测的参数。

UE4 里实现了好几种着色模型：default lit、subsurface、clearcoat、hair、cloth、eye 等，其中 default lit 用得最多。这篇拆一下 default lit 的 GBuffer 参数怎么从材质输入换算出来，以及 StandardShading 那段核心 HLSL 到底在算什么。

四个主参数与 GBuffer 换算

default lit 用两个 lobe：一个 diffuse、一个 specular，两者的贡献相加。对外暴露四个主参数：

• Base Color
• Metallic
• Specular
• Roughness

游戏引擎的渲染-Lighting Materials and Shaders

• 渲染简单来看就是让光照生效

• 概述渲染结果的方程式

• 我们把渲染看成从Observer观察物体表面上的任意一个点X， X可以是二维的或者三维的。
  • 首先约定Observer的观察角度为Wo(o表示Omega, Ω 欧米茄).
  • 当观察点X存在自发光， Observer会在Wo的角度上接收到来自于X发射的光线，这个对应方程式的前段。
  • 当观察点X被其他光源照射时，把从球面上所有可能的入射角射出的光对X产生的影响做一个积分，这个对应方程式的后段.
    • 入射光的强度影响由入射角度θ决定
    • 由一个BRDF的双向反射方程描述最后的结果