虛幻引擎的物理渲染（Real Shading in Unreal Engine 4）

UE4的PBR使用 Directional light BRDF + Imaga-based lighting

BRDF: Diffuse BRDF + Specular BRDF

Diffuse BRDF:

使用了Lambert，因為在diffuse項上更複雜的模型和Lambert區別很小

Specular BRDF

使用的是通用的macrofacet model，關鍵在與每一項的選擇上

D(h) : Specular distribution用了GGX（Trowbridge-Reitz）, GGX的優勢：Fairly cheap + Longer tail(look more natural)

G(l, v, h)：Geometric shadowing，用了Schlick, Schlick優勢：Matched to Smith, Cheaper but difference is minor, 需要注意的是這裡roughness用了Disneys roughness remapping,

roughness remapping:

reamapping可以在感知上在roughness上有更線性的變化，沒有remapping那麼在調節shiny材質時需要額外的參數調整

Fresnel:Schlick

Image-base lighting:

需要克服的問題：每個environment map只採樣一次，但是要匹配importance-sampled的結果，公式表示如下：

UE4採用的解決方案：split the sum, 然後預計算分開的每個部分，split如下，

第一部分存儲在pre-filtered environment map中，

第二部分存儲在2D的LUT中

結果對比圖如下：

另外UE4的Material model中使用了BaseColor + Metallic + Roughness + Cavity，並沒有使用Specular信息(後來UE4中實際提供了一個specular paramters)。其中Cavity相當於非常小範圍trace的AO，用來表示real-time shadow不能表示的小shadow。

另外由於Image Based Lighting要使用LUT，這在部分移動設備上會產生Dependent Texture Read，Birian karis在https://www.unrealengine.com/en-US/blog/physically-based-shading-on-mobile 分享了這部分在mobile上的優化。