关于Specular、Reflectivity、Reflectance、F0、Specular level的研究

Specular、Reflectivity、Reflectance、F0、Specular level傻傻分不清楚

  关于制作贴图的时候，常见的basecolor、normal、metal、roughness贴图或者另一套流程的Specular、diffuse、gloss等贴图，大家可能都耳熟能详了。但是经常使用渲染器或者引擎的人知道即使用了金属度流程，还是有一个叫Specular（或者Reflectivity，不同软件可能不一样）的值也能控制渲染效果，那么这是个什么呢？

  首先申明，这篇文章都是我自己的理解，可能于真实物理或者Shader开发不符，但是效果方面确实如此。

  其实，这些名词都是同一个东西，控制着非金属的高光效果，以下统一叫反射率。金属的反射率是彩色的，非金属的是白色的，而且变化不是很大。所以在金属度的流程里，统一把非金属的反射率都固定为一个值（一般是0.04，不过有些着色器会映射成0.5）。

  但是，这个值对高光的影响其实还是挺明显的。

  以上就是我在阿诺德里的渲染效果（中灰，粗糙度0.5），如果粗糙度更低，效果会更明显。

  但是单论控制效果，还是比粗糙度低，但是这其中具有更为精确的物理意义，以及增加了高光效果的控制手段。

  从Substance早年发布的PBR制作指南上，现实世界物质反射率的值在0.02-0.05之间，但是由于增加控制效果，shader以及贴图制作软件允许在0-0.08之间进行调节和绘制。但是这个值还是太小，不利于绘制和贴图空间的数据精度，所以大多都是将0-0.08的值映射到0-1的区间进行操作，不过依然有部分软件是识别0-0.08的值（例如Redshift），所以使用方面，具体研究。

  关于名字的讨论，由于其影响不够太明显，粗糙度越大越不明显，所以大多数贴图绘制都不制作，或者直接在渲染器/引擎中给个固定值，导致各大软件厂家都给了不同的名字（也可能是别的原因），这样很多人完全懵了。特别是refectivity和specular的名字，经常让人觉得这是高光流程的东西，产生两个流程并用的错觉（很明显，高光流程里的specular是张RGB三通道的图，这里是灰度图）。在SP中制作的话，是添加Specular level层。

  另外，额外多说一句，在某些渲染器或者引擎里，也是可以在金属度为0的时候，反射率给予颜色的值，来得到非金属的彩色的高光效果。不过这种操作是不符合物理的效果，不过如有需要也可以尝试。

  最后，希望大家能有更清晰的理解。更多关于反射率的具体细节，可以看Substance的PBR制作指南。