Physically Based Materials（物理基础材质）

Diffuse（扩散）反射（也称为diffuse light(漫射光)）是一种发生在表面的光的反射效应，其反射形式为以多个不同角度向四面八方反射。

所有非金属材质都具有该效应。

Reflection（反射）（也称为Specular Light（镜面光））是一种光的反射效应，它出现在有光以同一角度沿相反方向在光线所落表面上发生反射的时候。

金属材质和非金属材质都具有该效应。

环境反射是通过立方体贴图模拟的，而光源反射则是通过BRDF公式来计算的，该公式描述了光线如何在物理表面进行反射。 在BRDF光照模型推出之前，Blinn-Phong光照模型曾作为它的简化版本被使用。 现在，加入了更多物理规律的BDRF被称为GGX光照模型。

Dielectrics（非金属）（也称为绝缘体）是一些具有漫散射（Diffuse Scattering）效应和低强度反射效应的材质。 发生在非金属上的反射被赋予了与周围环境一样的颜色。 非金属材质包括布料，塑料，木材，涂料等等。

例如，因存在漫散射效应，我们才可以看到塑料表面的颜色。 还因为有反射的缘故，我们才可以看到这些表面上的眩光。

Metals（金属）是一些没有漫散射效应，而只有密集反射的材质。 金属的漫散射接近于0，也就是黑色。 我们之所以能够看到金属，只是因为反射光被赋予了表面的颜色。

例如，金拥有黑色漫散射以及黄色的密集反射，铜拥有红色的密集反射，银拥有白色的密集反射。

还有一个重要概念就是Fresnel Effect（菲涅耳效应）。 其概括为：照射在表面上的光线的入射角越小，该光线的反射强度也就会越强。

当入射角为90度（垂直于表面）时，不同的材质会以不同的光照强度来反射。 非金属能反射0.05%到30%的光线，而金属则可以反射55%到最多95%的光线。

当入射角为0度时，所有材质都可以反射100%的光线。

Albedo（反射率）由漫射光和反射光组成。 换句话说，反射率定义了表面的颜色。 正因如此，我们才会将红塑料看成红色，将金看成黄色，将蓝涂料看成蓝色，将钢材看成灰色。

如果我们在显微镜下观察大多数材质，就会发现它们的表面是由大量的小微粒组成的，这些微粒会影响发生在表面的光反射。 换句话说，表面是粗糙的。

由于表面存在粗糙度的问题，光线会朝四面八方反弹，并且表面越粗糙，光线的反射幅度也就越大。 结果，偏转的幅度越大，图像也就越“模糊不清”。

遵循物理规律的渲染也需要考虑能量守恒。 这意味着，漫射光和反射光的强度都不应大于落在表面上的光照强度。 因此，反射光的强度越大，漫射光的强度就会越小（漫射光将会变暗）。 只有非金属材质具有该效应，原因是金属具有黑色漫反射效应。

Unigine的PBR材质的另一重要参数是Microfiber（微纤维），它可用来模拟绒毛表面。

这种绒毛（绒头）由大量细小长度的线头组成。 如果我们将绒毛表面（软毛，松软材质）创建为几何体，那就不能实时处理这种表面了。 PBR材质的Microfiber（微纤维）参数用于模拟发生在绒毛表面的光反射效应。 而实现这种效果的关键就是要使用Unigine引擎在软毛的线头间创建明暗变化。 不过当光线垂直于微纤维表面照射时，表面会变得更加明亮。 因存在这种效应，故绒球体的表面会被沿各个边界高亮显示。