对于材质美术师来说，重要的是了解光线如何与表面材质相互作用，因为他们的工作是创建表面纹理。在虚拟世界中，您创作的纹理和材料与光线相互作用。您对光线的行为了解越多，您的纹理视觉效果就越好。 

基于物理的渲染 (PBR) 有时称为基于物理的着色 (PBS)，它是一种着色和渲染的方法，更准确地表现光线如何与材料性质相互作用。PBS 和 PBR 对 3D 建模工作流程描述的侧重点不同，前者通常专指着色，而后者则指渲染和光照。这两个术语都描述了从物理上准确的立场呈现资源的过程。

无论您是在计算机图形还是在影片制作中使用实时渲染系统，采用基于物理的着色渲染方法都将改善您的工作流程。

• 栩栩如生的资源。因为 PBR 的方法和算法基于准确的物理公式，模拟了真实世界的材料，所以可以排除实现透明度等表面属性中的不定因素。
• 紧密结合的环境。无论使用何种光照系统，其他资源始终可在 PBR 环境中工作。
• 可持续的工作流程。PBR 是一种广泛采用的工作流程，用于创建一致的图稿，即使不同的艺术家也可以协作创建图稿。“它可以缩短制作时间，”Adobe 创意制作人 Wes McDermott 说，所以“您可以着重把精力放在作品本身的创意上，而不必过于关注创作方法。”

在 PBR 工作流程中工作时，艺术家必须注意基本反射率或最小颜色和光线反射量。

“镜面反射”指的是光线从表面反射回来。光线在表面上发生反射，然后朝另一个方向传播。这一过程遵循反射定律，该定律指出，在完全平整的表面上反射时，光线的反射角等于入射角。

但是，大多数表面是不规则的，反射方向会根据表面的粗糙度而变化。反射后，光的方向会改变，但光强度不变。

表面越粗糙，反射的高光部分就会越大，同时看上去会更暗。表面越光滑，镜面反射效果越强，当从适当的角度观察时，视觉效果会更明亮更强烈。

术语漫射、漫射光或次表面散射都描述了光在内部被吸收或散射后的效果。当光线散射时，光线方向随机变化，变化程度取决于材料的表面粗糙度，因为粗糙表面会散射光线。散射使光线的方向杂乱无序，但不会改变光的强度。 有时，散射的光可能会回到表面上，再次进入人们的视野。

同时具有高散射和低吸收率的材料有时被称为参与介质或半透明材料。例如烟、牛奶、皮肤、玉石和大理石。

光穿过半透明材料时，会被吸收或散射。当光被吸收时，其强度会降低，这是因为光转换成另一种形式的能量，例如热能。这些颜色变化取决于波长，但光线的方向不会改变。

如果没有散射且吸收率低，光线会直接穿过表面，玻璃就是这种情况。想象一下在一个干净的游泳池里游泳。您可以睁开眼睛，透过清澈的水看到其他物体。但是，如果泳池很脏，则杂质颗粒会使光线散射，降低水的透明度和能见距离。

光在这种材料中传播得越远，被吸收和/或散射得就越多。因此，物体厚度对于光的吸收和散射程度有着重要影响。

菲涅尔效应由法国物理学家 Augustin-Jean Fresnel 首先观察到，并由图形学教授 Wenzel Jakob 进一步引证，该效应指出，从表面反射的光量多少取决于观察角度。

我们再用水池来举例。如果您垂直于表面向下看，可以看到底部。这种方式就是以零度入射角或法向入射方向观察水面，这里的法向指垂直于水面。如果以切线入射的角度，即更平行于水面的角度观察水池，就会看到水面上的镜面反射变得更强烈，您可能根本无法看到水面下的东西。

随着您继续处理纹理，您会希望对这些关键 3D 光照概念有更多的了解。它们将从技术角度加深您对 PBR 工作方式的理解，并帮助您从艺术角度欣赏它。“它可以分担很多繁重的工作，”经常使用 PBR 方法的 McDermott 补充道。“我可以将更多时间投入到创作中，并创作出看起来很酷的作品。”

有关 PBR 的更多信息，可以查看由 Wes McDermott 撰写并由 Allegorithmic 出版的《PBR 指南》。