怎麼用KeyShot讓場景更加真實？

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以下圖均keyshot直出。不知是否是題主想要的真實？

既然有人認可我的圖，那我就開始介紹我是怎麼做這樣的圖吧。

首先是關於渲染理論的介紹。要想渲染出這樣的真實場景，你必須對真實世界的照明原理有一定的理解。如果你連光是如何傳播的都不了解，又怎麼可能做出真實的場景呢？

如果實在嫌煩，可以跳到 3 看操作。

一、PBR 流程與 PBR 材質

PBR（Physical Based Rendering）流程是基於物理規則的渲染流程，按照材質在現實世界中體現出來的物理屬性，來渲染模型。渲染包括燈光、材質、貼圖，以及他們之間的交互影響。簡單來說就是用了這種流程，我們的整個畫面將會顯得非常真實。事實上，這個渲染流程已經應用在了絕大多數的遊戲動畫，在影視作品中也嶄露頭角。由於產品設計的渲染要求低，流程簡單，因此這個流程遲遲沒有被大家了解。但是，如果想要渲染出非常真實的場景效果，PBR 流程一定是最佳、最高效的選擇。

PBR 流程包含兩個環節，第一個環節是 PBR 材質，第二個環節是 IBL 燈光。

關於 PBR 材質我將在後面進行介紹，先簡單介紹一下 IBL 燈光。所謂 IBL 就是Image-Based Lighting，基於圖像的照明技術。它實際的載體就是我們KS 里常用的 HDR 圖片。換句話說：Keyshot默認就是 IBL 燈光，只要最後渲染時替換成一張真實的 HDR 圖片即可。在 PBR 流程中，燈光並不需要我們操過多的心。

接下來再說 PBR 材質。

如果我們要學會使用PBR材質，首先需要了解什麼是PBR，即需要從真實世界的角度，將這些材質特有的屬性拆分開來，一個一個進行了解。

我們先來自然界中的材質是如何跟光交互的。

漫反射和鏡面反射

燈光照射到物體表面後一定是這兩種情況：反射或者折射。直接反射就是鏡面反射。而折射後的光線會有兩個命運：被吸收（一般轉化為熱），或離散到表面再次發射出來。這種再次發射出來的光線就是所謂的漫射光線，這種折射後再反射的現象就叫做漫反射。

大家可以發現，物理世界中，入射光線的能量一定大於等於反射光線的能量。而這就是現實世界的能量守恆。如果我們要渲染出一張真實的圖片，那麼材質表面的反射也要符合能量守恆。這個可以說是 PBR 材質非常關鍵的一點。

可以看到，反射越強烈的材質表面漫反射就越弱(表現為更暗)。從上圖可以看出，從左到右材質的反射逐漸加強，同時材質本身的顏色越來越不明顯。而這正是物理正確的材質應該呈現的視覺效果。

粗糙度

以上的理論都是基於宏觀的，然而在微觀世界中，物體的表面不可能是絕對平滑的，總有一些或多或少的溝壑。這就導致了反射光線並不是總是平行的。在更細微的層面，比如在顯微鏡下，這種表面稱為微表面。而這種微表面的不規則程度就叫做粗糙度。粗糙度對於漫反射的影響視覺上不大（漫反射在物體內部產生），但是對於鏡面反射就有較大的影響。因為如果微表面越粗糙，光線對於這些面對入射角就越不一樣，反彈後的角度也越不一樣，視覺上就會產生越模糊的反射。

同樣很重要的是，這些屬於鏡面反射的入射光線能量也是大於等於反射光線。雖然反射由於微表面的作用造成了不同方向的反射，但總能量也必須維持不變。

可以看到比較模糊的時候高光比較暗，比較銳利的時候高光非常亮。

二、基於PBR 材質的貼圖應用

既然看過原理之後，我們來看下實際應用中這些概念到底落地到什麼東西上。

漫反射 -&> 漫反射貼圖

在實際應用中，以下這張就是我們常見到的漫反射貼圖，大家可以直接通過給一個材質拍照來獲得這樣的材質貼圖。

鏡面反射 -&> 反射貼圖

這張貼圖記錄的信息是全反射信息。在 Keyshot 中我們仍然需要這張貼圖貼到反射通道。

粗糙度 -&> 粗糙度貼圖

在常見的PBR流程中，這個參數的貼圖本質是控制了反射的強度。越黑意味著粗糙度越大，反射強度越弱。越白意味著粗糙度越小，反射強度越大。

法線、凹凸

宏觀層面的物體表面，有時候也不是平整的，會有凹凸起伏。而控制這種凹凸起伏的就是法線貼圖，或者說凹凸貼圖。

它的底色為紫色，一種顏色代表一個軸向通道，能夠讓計算機快速理解是怎麼樣的一個凹凸法。

總結起來就是四張貼圖：漫反射貼圖、反射貼圖、粗糙度貼圖和凹凸貼圖。

三、Poliigon貼圖與 Keyshot 的使用

既然我們深入了解了 PBR 材質的原理，也了解了它的應用載體。大家肯定會問，在 KS 里怎麼用 PBR 效果的材質呢？

要知道PBR材質的製作是一件非常麻煩的事情，對於我們這幫用 Keyshot 的人來說，應該是沒有這麼多精力來學一個 Substance Designer 去做 PBR 材質，然後輸出個4張貼圖。所幸的是，總有人幫我們完成了這些複雜的活，我們只需要下載和使用即可。

而完成這個事情的網站就是 Poliigon。這個國外著名的優質貼圖資源站提供了大量的優質PBR 材質貼圖供我們使用。

以下這段文字引自官網：

Their wide array of high quality textures are rich in detail, can be used across different 3D software and come with various map types to get your models looking much more realistic than they would otherwise.

翻譯一下大概是：這個網站的大量高質量貼圖在細節上都十分逼真，且能夠在非常多的不同三維渲染軟體中進行使用。而不同通道的貼圖能夠讓你的模型顯得更加真實，這是光用一張貼圖進行渲染遠遠達不到的。

簡單的來說就是他們家的貼圖質量很好！（解析度最大有12K）非常逼真！（基於 PBR 材質流程製作）而且很好用！（適配 Keyshot常規渲染流程）

而我做的那張圖，其實就是使用了 Poliigon 的貼圖。

那在Keyshot中如何去使用這些優質的貼圖呢？下面就開始介紹這些高質量貼圖的使用方法。

1. 將Keyshot的材質設置成高級材質

只有高級材質才擁有使用這些貼圖的幾個必要通道（漫射、高光、粗糙度、凹凸），並且高級材質是符合能量守恆的物理規律的。

2. 將貼圖貼到對應的貼圖通道中。

KeyShot貼圖通道和 Poliigon貼圖類型的對應關係如下：

KeyShot通道 | Poliigon貼圖

Diffuse -&> Color

Specular -&> Reflection

Bump -&> Normal

Roughness -&> Gloss

3. 調整貼圖的參數設置

貼圖的個別參數會根據實際模型進行調整：例如UV貼圖模式、法線方向、貼圖縮放尺寸等。
Poliigon的Gloss貼圖需要進行色彩反轉處理。因為roughness（粗糙度）和gloss（光澤度）正好是完全相反的兩個參數。Poliigon 使用的是粗糙度，而Keyshot 中使用的則是光澤度。用公式來說明的話就是：roughness = 1 - gloss。
normal貼圖在連接進凹凸通道之後，需要在凹凸通道設置中勾上「法線」這個參數。