Alias Hardware Shader硬件渲染中文翻译（第一部分）20180613修改

分层着色技术与材质实现详解


引言

在图形渲染领域，分层着色技术是实现高度真实、精细3D模型表面纹理与材质效果的关键。这些技术采用一个综合体，结合了不同的着色模型、参数调整以及特殊效果，以模拟自然界各种表面特性和人造物质的行为。本文聚焦于分层着色的基本概念，包括常见着色模型、着色参数，以及时尚的环境光照技术，探索实现多样渲染效果的路径。

着色模型：分门别类地审视

1. 朗伯贴图（LAMBERT）：适用于表现不发光表面或粗糙光散射。此类贴图旨在模拟自然界中常见的硬质表面材质，如木头、石头。理想的朗伯表面特征是粗糙且非镜面反射，光线散射于各个方向，从而营造黑暗道路上的篝火、旧墙壁和老木椅等场景的氛围。

2. 菲各贴图（PHONG）：专长于模拟带有镜面反射特性的表面，如塑料、玻璃等三文鱼制品或汽车表面。这些材质展示出高度反射特性，且表面通常相对清洁且光滑，以高光泽性能著称，适用于打造现代设计元素。




3. 布林贴图（BLINN）：集合了朗伯与菲各贴图的优势，同时引入了“折射”效果参数，使其在模拟金属材料时尤为出色。布林贴图提供了从高光泽度到微弱散射度的灵活性，使其表现范围广泛，从镜子一般的反射到木质材料的自然光线散射。

4. 光源贴图（LIGHTSOURCE）：这种贴图主要用于特定场合，如构造环境中自然光源或人造灯光的均匀影响。与前三种模型不同，光源贴图不会侧重于物体的内部或交互特性，而是聚焦于光照对环境的全局影响。

着色参数详解：塑造光线与材质的互动

漫反射（DIFFUSE）：控制环境光与物体表面的交互性。更高值的“漫反射”参数意味着色彩更接近于设置的“颜色”值，为模型带来类似光线在粗糙物体表面散射的视觉效果。

光泽度（GLOSS）：衡量材质表面的高光与反射性。在高清渲染（HDRI）中尤为显著，较高的光泽度值使材质呈现如金属光泽的反射效果，而较低值则模拟较低表面反射度的材质，如哑光油漆或木材。

镜面反射高光颜色（SPECULAR）：对于有光泽表面，通过设置不同的IME，以模拟特定材质的泛光性。在塑料和金属模型中，这对渲染精准的高光效果至关重要，提升材质的真实感。

镜面反射度（SPECULARITY）：与光泽度并用，决定高光区域的颜色来源。在绘制过程中，影响高光的强度和可辨认程度，特别是在高光泽度下，细节处理成为重点关注。

偏心率（ECCENTRICITY）：在布林模型中，调整光线进入角度时高光的表现，影响反射光线的方向与光斑大小。

反光度（SHININESS）：软化或强化材质与空气表面的边界，对于PHONG模型特别是关键参数，影响着材质的最终渲染效果。

反射率（REFLECTIVITY）：控制材质反射力强弱，结合实际材质的物理属性设置，确保着色效果符合物理定律。

贴图模拟反射（REFLECTION）与使用环境（USE ENVIRONMENT）：通过纹理映射绑定，实现表面反射的多样化，增强局部光线的收敛或扩散表现。同时，使用环境光贴图的参数控制突显整体照明性质，还是强调反射表面的特性，具体取决于场景的渲染需求。