Unity3D技术文档翻译

上一章：【Unity3D技术文档翻译】第2.2篇 创建和使用材质

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标准着色器 （Standard Shader）

Unity 标准着色器是一个综合了一系列特性的内置着色器。它可被用于渲染“真实世界（real-world）”物体，比如：石头、木头、玻璃、塑料和金属，并且提供了广泛的 shader 类型及组合。它的所有特性可以很简单地被启用或关闭：使用或不使用纹理框体、使用或不使用 material 编辑器中的参数。

标准着色器同时集成了一个高级光照模型，即基于物理的着色模型（Physically Based Shading，简称 PBS）。PBS 模拟了真实世界中 materials 和光照的交互。PBS 目前只能用于实时绘制。它最好的应用场景是：光照和 material 需要直观、写实地同时存在。

设计 PBS 的初衷是创建一个人性化的方式，使得在不同的光照条件下，获得一致、可信的视觉效果。它模拟了现实中光照是如何表现的，而不需要使用那些时而有效、时而无效的专用模型。为此，它遵循了物理原则，包括能量守恒（意味着物体反射的光线永远不会超过它接收到的）、菲涅尔反射（在切线角，物体表面反射更强烈）、物体表面封闭的方式，等等。

标准着色器被设计用于硬的物体表面（也被称为“建筑材质”），能够处理大多数真实世界的材质，比如石头、玻璃、陶瓷、铜、银、橡胶。对于不是硬的表面，它也能够处理的不错，比如皮肤、头发和布料。

场景中所有模型都使用标准着色器进行渲染

在标准着色器中，大量的 shader 类型（比如：漫反射（Diffuse）、镜面反射（Specular）、凹凸反射（Bumped Specular）、反射（Reflective））被整合进单个 shader 中，使得可以和所有 material 类型配合使用。这样做的好处是：场景中所有区域将使用相同的光照计算。所有使用了标准着色器的模型，将呈现真实、一致、可信的光照和阴影分布。

相关术语

当谈及 Unity 中的 PBS，有一些概念是很有用的。包括：

• 能量守恒
  这是一个物理概念，确保物体反射的光线永远不会多于接收的。一个材质越光滑，漫反射就越少；一个表面越平滑，反光就会越强、越细小。

表面每一点上渲染的光线，与从环境中接收到的光线数量相等。粗糙表面上的一小面受到更宽广区域光线的影响。越光滑的表面反光越强、越细小。图中点A反射了照向摄像机的光线。点B展现了来自天空的蓝色渐变。点C反射了来自周围地面的渐变颜色。

• 高动态范围（High Dynamic Range (HDR)）
  这指的是超出通常 0-1 范围的颜色。例如，太阳可以轻易的比天空亮十倍。如果想要再深入一点，可以参考 Untiy 手册中 HDR一节。

一个使用HDR的场景。车窗上反射的阳光远亮于场景中的其他物体，因为它使用了HDR处理。

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