摘要：建筑可視化技術(shù)日新月異的發(fā)展，從最初的通過(guò)紙和筆來(lái)進(jìn)行建筑的繪畫(huà)性描述，發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，新的技術(shù)像浪潮一樣不斷地沖擊著整個(gè)建筑表現(xiàn)行業(yè)。本文圍繞著PBR技術(shù)在建筑可視化中質(zhì)感表現(xiàn)的運(yùn)用展開(kāi)，通過(guò)對(duì)PBR技術(shù)的闡述，研究其優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)限制，得出相應(yīng)的解決方法和運(yùn)用技巧。

關(guān)鍵詞：PBR技術(shù)、建筑可視化、畫(huà)面表現(xiàn)

建筑可視化這一名詞有著很悠久的歷史，建筑建成之前，建筑師只能通過(guò)紙和筆來(lái)表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)和想法，要簡(jiǎn)單清晰地呈現(xiàn)建筑的所有線(xiàn)條、形狀、尺寸、大小和位置。在20世紀(jì)90年代，隨著工業(yè)從紙張向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，虛擬展示技術(shù)也被加入了進(jìn)來(lái)，新的技術(shù)對(duì)建筑可視化行業(yè)產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)力，本文就會(huì)圍繞著PBR技術(shù)在建筑可視化中質(zhì)感表現(xiàn)的運(yùn)用展開(kāi)。

一、什么是PBR技術(shù)？

基于物理的渲染技術(shù)，即PBR，PhysicallyBasedRendering，最早來(lái)源于馬特·法爾在2004年《PhysicallyBasedRendering：FromTheoryToImplementation》一書(shū)中提出。2014年，此書(shū)的三位作者馬特.法爾、格雷戈.漢弗萊斯和帕特.漢拉漢獲得了第19屆奧斯卡金像獎(jiǎng)科技成果獎(jiǎng)。2006年的SIGGRAPH大會(huì)上納蒂·霍夫曼等人進(jìn)行了一場(chǎng)名為：SIGGRAPH2006Course：Physically-BasedReflectanceforGames的專(zhuān)題演講，PBR技術(shù)正式進(jìn)入實(shí)時(shí)渲染領(lǐng)域。

在SIGGRAPH2010大會(huì)上，再次組織一個(gè)關(guān)于PBR技術(shù)的專(zhuān)場(chǎng)：SIGGRAPH2010Course：Physically-BasedShadingModelsinFilmandGameProduction。演講的內(nèi)容更是轟動(dòng)了整個(gè)業(yè)界，PBR技術(shù)逐漸成為動(dòng)漫材質(zhì)渲染、游戲等行業(yè)中的技術(shù)主流，并逐漸在建筑可視化領(lǐng)域嶄露頭角。

二、PBR技術(shù)在建筑可視化畫(huà)面表現(xiàn)中的應(yīng)用

使用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行建筑可視化創(chuàng)作的時(shí)候，迫切需要一種更為直觀，更為明晰的展示方式。效果越真實(shí)，人們?cè)侥芨型硎?，就能為設(shè)計(jì)師和客戶(hù)等不同人群提供更優(yōu)質(zhì)的視覺(jué)傳達(dá)。

PBR技術(shù)利用接近于真實(shí)世界物理三維表面計(jì)算的數(shù)學(xué)公式，用三維環(huán)境把二維圖像轉(zhuǎn)化成真實(shí)的畫(huà)面效果。材質(zhì)表現(xiàn)可以根據(jù)幾何表面特性、材質(zhì)和打光的不同，可能產(chǎn)生寫(xiě)實(shí)或者非寫(xiě)實(shí)的效果。

1、PBR技術(shù)在建筑可視化表現(xiàn)的基礎(chǔ)

（1）光源（lighting）：例如是點(diǎn)光源，面積光源或者其它形式的光源，是使用輻射強(qiáng)度還是直接使用輻射亮度來(lái)表述光源發(fā)出的光照。

（2）光照傳輸（lighttransport）：表現(xiàn)的是光在場(chǎng)景中是怎么傳輸?shù)?，例如光線(xiàn)追蹤技術(shù)，它能比較真實(shí)模擬光的傳輸行為。

（3）著色模型（shading）：光與表面相交時(shí)發(fā)生的光學(xué)交互，比如反射和折射等，所有著色相關(guān)的數(shù)據(jù)匯總成一個(gè)材質(zhì)對(duì)象，每個(gè)物體表面都需要一個(gè)材質(zhì)對(duì)象，以便決定光在經(jīng)過(guò)物體表面時(shí)應(yīng)該如何對(duì)物體表面進(jìn)行著色。

（4）攝像機(jī)模型（camera）：比如攝像機(jī)的投影方式，對(duì)景深效果的實(shí)現(xiàn)方式，對(duì)全景繪制的支持，是否支持運(yùn)動(dòng)模糊技術(shù)等。

2、PBR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）材質(zhì)的調(diào)節(jié)參數(shù)基于物理渲染，畫(huà)面表現(xiàn)更真實(shí)，創(chuàng)作者可以根據(jù)真實(shí)世界中的材質(zhì)表現(xiàn)調(diào)節(jié)參數(shù)，而不是通過(guò)龐大的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行一次次的實(shí)驗(yàn)來(lái)得出，這就是PBR技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。

（2）基于更為先進(jìn)的WorkFlow，管理更簡(jiǎn)單：PBR的工作流更加系統(tǒng)規(guī)范化，而且有許多成型的輔助工具和實(shí)驗(yàn)測(cè)定的物理參數(shù)。并不需要藝術(shù)家不斷地憑著經(jīng)驗(yàn)修改調(diào)整。

（3）數(shù)字資產(chǎn)可進(jìn)行重復(fù)利用：因?yàn)镻BR是基于真實(shí)的物理參數(shù)，所以按照它的工作流規(guī)范制作出來(lái)的模型、材質(zhì)，放在任何光照條件下都是正確的。也就是說(shuō)，一套模型或者材質(zhì)可以重復(fù)使用。

3、PBR技術(shù)的限制

（1）技術(shù)掌握難度較大，新的工作流方式和新的參數(shù)設(shè)置讓原本已經(jīng)習(xí)慣傳統(tǒng)技術(shù)并已具備完整知識(shí)體系的技術(shù)人員，理解PBR材質(zhì)技術(shù)具有一定難度，既有的材質(zhì)調(diào)解經(jīng)驗(yàn)和參數(shù)對(duì)于PBR流程的參數(shù)調(diào)節(jié)上幾乎沒(méi)有任何幫助。

（2）作品畫(huà)面表現(xiàn)風(fēng)格容易雷同，由于PBR技術(shù)的特點(diǎn)，好多基于Specular貼圖和Grunge貼圖的畫(huà)面表現(xiàn)，如果對(duì)參數(shù)進(jìn)行濫用，則表現(xiàn)出的畫(huà)面會(huì)產(chǎn)生一種“油膩感”。

（3）材質(zhì)表現(xiàn)過(guò)于“偏科”，PBR技術(shù)在畫(huà)面表現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)在于“電介質(zhì)”和“金屬”這兩大材質(zhì)，主要由“Specular”和“Metallic”兩項(xiàng)參數(shù)決定。但是對(duì)于透明材質(zhì)和SSS材質(zhì)的支持就稍微欠缺了點(diǎn)，這個(gè)問(wèn)題通過(guò)其他技術(shù)和技巧進(jìn)行解決。

總結(jié)：PBR技術(shù)將愈發(fā)廣泛的應(yīng)用于建筑可視化的畫(huà)面表現(xiàn)中，極大地提高畫(huà)面表現(xiàn)效果，同時(shí)降低工作難度和強(qiáng)度，使得學(xué)習(xí)門(mén)檻進(jìn)一步降低，但是PBR技術(shù)也才剛剛起步存在著許多問(wèn)題，可以通過(guò)使用SubstancePainter等貼圖制作軟件進(jìn)行紋理處理，然后使用Vray或者RenderMan等渲染器進(jìn)行渲染;使用HDR技術(shù)解決物體反射，增加場(chǎng)景真實(shí)程度;通過(guò)鏡頭語(yǔ)言，避免過(guò)多表現(xiàn)透明材質(zhì)和SSS材質(zhì)等方法來(lái)解決PBR技術(shù)軟肋。

技術(shù)是不斷革新的，PBR技術(shù)也會(huì)根據(jù)市場(chǎng)的需求不斷完善，相信不久的將來(lái)，更為高效、真實(shí)和可參數(shù)化控制的建筑可視化技術(shù)給行業(yè)帶來(lái)新的沖擊。

參考文獻(xiàn)：

[1]何三林.PBR的優(yōu)點(diǎn)〔DB/OL〕.https：//blog.csdn.net/baidu_16312167/article/details/74911233

[2]李怡婷，PBR流程在引擎電影中的問(wèn)題及解決途徑.[A].戲劇之家，2017（10）：99-100

作者簡(jiǎn)介：李強(qiáng)，男，1981年出生，漢族，從事動(dòng)漫制作技術(shù)、數(shù)字媒體應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)。