真实感人物渲染--布料

偷星星的人

633人浏览 · 2026-02-05 16:57:06

偷星星的人 · 2026-02-05 16:57:06 发布

在网上找到的一些资源介绍了一些布料的光照模型（可以不看直接看后面的实现）

不同布料的光照模型

布料类型	推荐模型	原因说明	实现细节
丝绸	Cook-Torrance + Ashikhmin-Shirley各向异性	丝绸有强烈各向异性高光和虹彩效应	使用各向异性NDF，添加菲涅尔色彩变化
棉布	Oren-Nayar + 弱Cook-Torrance	棉布有微观纤维结构，微弱高光	粗糙度0.7-0.9，高光强度0.1-0.3
羊毛	Oren-Nayar + 次表面散射	羊毛完全哑光，强次表面散射	粗糙度>0.8，关闭高光，添加SSS
皮革	Cook-Torrance + 双层模型	皮革有清漆层和基底层的复合反射	双层粗糙度，清漆层高光
合成纤维	Cook-Torrance + Sheen	合成纤维有均匀高光和斜射光泽	中等粗糙度，添加Sheen项
牛仔布	Oren-Nayar + 法线细节	牛仔布粗糙，有编织纹理	高粗糙度，强法线贴图
天鹅绒	Cook-Torrance + 背向散射	天鹅绒顺光暗，逆光亮	特殊的背向散射模型

分析布料

布料表面分析 → 选择光照模型
├── 光滑有光泽 (粗糙度 < 0.4)
│ ├── 各向异性明显 → Cook-Torrance + 各向异性NDF
│ └── 各向同性 → Cook-Torrance (GGX)
├── 粗糙无光泽 (粗糙度 > 0.6)
│ ├── 有明显纤维结构 → Oren-Nayar
│ └── 均匀粗糙 → Lambert
└── 中等粗糙 (0.4 ≤ 粗糙度 ≤ 0.6)
├── 有微高光 → Cook-Torrance + Oren-Nayar混合
└── 无高光 → Oren-Nayar

不同光照模型

PPT - 反射模型 PowerPoint演示文稿

Lambert（朗伯）漫反射模型

// Lambert实现
float3 LambertDiffuse(float3 albedo, float3 normal, float3 lightDir)
{
    float NdotL = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
    return albedo * NdotL;
}

// 适合：合成纤维、涤纶、光滑棉布
// 参数范围：粗糙度 > 0.7，无微观结构

Oren-Nayar 模型

// Oren-Nayar实现
float OrenNayarDiffuse(float3 normal, float3 lightDir, float3 viewDir, float roughness)
{
    float sigma = roughness * PI / 2.0;  // 粗糙度转换为弧度
    float sigma2 = sigma * sigma;
    
    float A = 1.0 - 0.5 * sigma2 / (sigma2 + 0.33);
    float B = 0.45 * sigma2 / (sigma2 + 0.09);
    
    float NdotL = dot(normal, lightDir);
    float NdotV = dot(normal, viewDir);
    
    float theta_r = acos(NdotV);
    float theta_i = acos(NdotL);
    
    float alpha = max(theta_r, theta_i);
    float beta = min(theta_r, theta_i);
    
    // 计算方位角差
    float3 Lproj = normalize(lightDir - normal * NdotL);
    float3 Vproj = normalize(viewDir - normal * NdotV);
    float cosPhi = dot(Lproj, Vproj);
    
    float C = sin(alpha) * tan(beta);
    
    return max(0.0, NdotL) * (A + B * max(0.0, cosPhi) * C);
}

// 适合：棉布、羊毛、粗麻布、牛仔布
// 参数范围：粗糙度 0.5-1.0，有明显纤维结构

Cook-Torrance BRDF模型

// Cook-Torrance完整实现
float3 CookTorranceBRDF(float3 normal, float3 viewDir, float3 lightDir,
                       float roughness, float metallic, float3 F0)
{
    float3 halfVec = normalize(lightDir + viewDir);
    float NdotL = max(dot(normal, lightDir), 0.0);
    float NdotV = max(dot(normal, viewDir), 0.0);
    float NdotH = max(dot(normal, halfVec), 0.0);
    float VdotH = max(dot(viewDir, halfVec), 0.0);
    
    // 法线分布函数 (GGX/Trowbridge-Reitz)
    float a = roughness * roughness;
    float a2 = a * a;
    float NdotH2 = NdotH * NdotH;
    
    float denom = (NdotH2 * (a2 - 1.0) + 1.0);
    float D = a2 / (PI * denom * denom);
    
    // 几何遮蔽函数 (Smith-Schlick GGX)
    float k = (roughness + 1.0) * (roughness + 1.0) / 8.0;
    float G_l = NdotL / (NdotL * (1.0 - k) + k);
    float G_v = NdotV / (NdotV * (1.0 - k) + k);
    float G = G_l * G_v;
    
    // 菲涅尔项 (Schlick近似)
    float3 F = F0 + (1.0 - F0) * pow(1.0 - VdotH, 5.0);
    
    // 漫反射项 (能量守恒)
    float3 kD = (1.0 - F) * (1.0 - metallic);
    
    return (kD * albedo / PI + (D * F * G) / max(4.0 * NdotL * NdotV, 0.001));
}

// 适合：丝绸、皮革、合成纤维、有光泽的布料
// 参数范围：粗糙度 0.1-0.6，有明显高光反射

高光

布料类型	高光特征	视觉表现	物理原理
丝绸	强烈各向异性	方向性光泽，虹彩效应	纤维规则排列，薄膜干涉
棉布	微弱漫反射高光	柔和漫反射，几乎无镜面	不规则纤维散射
皮革	双层反射（清漆层）	表层光泽+基底漫反射	表面涂层+基底层
羊毛	无镜面高光	完全哑光，有绒毛光泽	纤维散射完全随机
天鹅绒	背向散射	逆光时发亮	纤维导向性反射
合成纤维	均匀高光+斜射光泽	均匀光泽，斜角有光晕	人造纤维规则结构