基于物理的渲染
星爵模型由 Joachim Coppens 制作
基于物理的渲染（PBR）结合美术工作流、实测物理属性和材质着色器，让图形渲染更加有序、一致。利用光与表面相互作用的基本物理规律，可以创建在各种光照条件下表现可预测的画面，无需针对特殊情况单独处理。
基本原理
下面概述基于物理的着色器计算光照的基本原理。后续章节将更详细地介绍如何在 PlayCanvas 中使用 PBR。
漫反射与镜面反射
漫反射和镜面反射描述光与材质的两种主要相互作用。镜面反射是从表面反弹的光；在光滑表面上，它主要沿相同方向反射，使表面像镜子。漫反射则是进入材质、被吸收和散射后重新射出的光，其方向比镜面反射更均匀。在吸收和重新射出的过程中，某些波长会被吸收，未被吸收的波长决定材质颜色。例如，若蓝色和绿色波长均被吸收，材质就呈红色。在渲染中，漫反射颜色也称为“反照率”或“基础颜色”。
能量守恒
光滑表面的亮斑小而亮，粗糙表面的亮斑大而暗
符合物理规律的渲染的重要特性之一是能量守恒。漫反射和镜面反射均来自照射材质的光，因此两者之和不能超过入射光总量。实际表现为：高度反光的表面只呈现很少的漫反射颜色；反过来，漫反射颜色很亮的材质不能反射太多光。
PBR 的便利之处在于，着色器已经包含能量守恒，美术人员无需自行考虑，它会自动生效。
金属与非金属
相较旧式着色模型，PBR 的新思路之一是根据材质的组成判断其行为。这里主要区分导体（通常为金属）和绝缘体（非金属）。
这种区分决定材质对光的许多响应特征。例如，金属通常具有很高反射率（60%–90%），非金属较低（0%–20%）。此外，非金属的反射通常为白色，而金属通常会反射与自身颜色相近的颜色。
由于这些差异，一种 PBR 工作流引入金属度属性，将材质定义为金属或非金属，简化处理。后续章节将详细介绍金属度工作流。
菲涅耳
在 PlayCanvas 中使用 PBR 不必掌握菲涅耳这一术语，但了解它有助于理解材质行为。
你只需知道，菲涅耳效应意味着观察表面的角度会影响其看起来的反射率。视线几乎与表面平行时，表面会近乎完全反射。
微表面
最后介绍微表面。3D 美术通常熟悉法线贴图，它通过纹理改变所应用表面的朝向。微表面也称为粗糙度或光泽度，作用类似，但尺度小得多。它描述材质表面的粗糙或光滑程度，例如玻璃（高光泽度、低粗糙度）和砂纸（高粗糙度、低光泽度）。它不指定精确朝向，只描述整体上粗糙还是光滑。
有些 PBR 系统用粗糙度，有些用光泽度，两者描述同一特性但方向相反。相互转换时，只需将纹理或数值反相。
更多内容参见 Marmoset Toolbag 的精彩文章 PBR 理论。