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Filament 材质模型参数

Filament Material Model Parameters

更新于 2026-10-16 约 7 分钟PBRFilament材质参数技术美术clearCoatsheen

Google Filament 的 Lit(标准)模型按 Disney/UE/Substance 互通思路设计,用 baseColor、metallic、roughness、reflectance 等参数描述导体与电介质,并叠加 clearCoat、sheen、iridescence、transmission 等层。本页从美术/TA 角度说明含义、合理范围,以及与 UE / Substance 的对照;不做 BRDF 公式展开。

材质模型一览

模型用途
Lit(标准)多数金属/电介质;可加清漆、织物光泽、彩虹膜、透射
Subsurface次表面散射向
Cloth稀疏纤维织物(牛仔、丝绒等);皮革/丝绸仍宜 Lit/各向异性
Unlit预烘焙、UI、调试
Specular glossiness遗留,仅兼容旧资产

层叠顺序(外→内)

文档规定 lobe/层从外到内堆叠。结合 clearCoat、sheen、iridescence 专节:

flowchart TB
  CC["clearCoat + clearCoatRoughness / Normal"]
  IR["iridescence 薄膜"]
  SH["sheenColor + sheenRoughness"]
  BASE["Base: baseColor / metallic / roughness / reflectance ..."]
  CC --> IR --> SH --> BASE

上图:清漆在最外;彩虹膜在清漆下、sheen 上;sheen 在基座层之上。不需要某层时不要写该属性(哪怕写 0)——文档写明 clearCoat/anisotropy 赋 0 仍会增加开销。

Lit 核心参数(美术向)

参数含义范围 / 注意
baseColor非金属=漫反射反照率;金属=镜面色float4 [0,1][0,1],预乘线性 RGB;非金属真实约 0.04–0.94,金属约 0.66–1
metallic电介质 0 / 导体 1宜二值;过渡仅用于贴图混合
roughness观感粗糙;0 镜面锐利[0,1][0,1];= 1−glossiness
reflectance电介质正入射反射强度(亦定 IOR)[0,1][0,1];默认 0.5=4%;宜 >0.35(>2%)
specularFactor / specularColorFactor缩放/染色非金属镜面(glTF KHR_materials_specular)默认 1 / 白
normal / bentNormal / clearCoatNormal切线空间法线;bent 改善间接光用前须在 prepareMaterial 之前写入
ambientOcclusion环境光可达性[0,1][0,1];主要乘间接漫反射
emissive自发光RGB 为 nits;α 为曝光权重(0=不受曝光影响,利于强制 bloom)
anisotropy / anisotropyDirection各向异性强度与切线方向[−1,1][-1,1];正=切线向,负=副切线向

reflectance 与 ior 描述同一物理量:通常只设其一,另一自动推导;两者都设可做出「物理不可能但艺术需要」的材质。

扩展层(生产向)

  • clearCoat / clearCoatRoughness:车漆、易拉罐清漆、亮光木器等各向同性电介质罩层;强度宜 0/1。会约 加倍镜面计算成本。默认 clearCoatIorChange=true 时基座 baseColor 会因 IOR 变化显得变暗。
  • sheenColor / sheenRoughness:织物绒毛感;位于 clearCoat 之下。若只要布料外观,用 Cloth 模型更省。
  • iridescence(+ IOR、厚度 nm):薄膜干涉色;默认厚度 400 nm;约 <100 nm 几乎无色,过厚则干涉过密不可读。实现近似 glTF KHR_materials_iridescence;Cloth 模型不可用。
  • transmission / absorption / thickness / microThickness / dispersion / ior:透射与吸收;absorption 衰减 e−absorption⋅distancee^{-\mathrm{absorption}\cdot\mathrm{distance}};艺术向可用透过色反推 absorption=−ln⁡(color)/distance\mathrm{absorption}=-\ln(\mathrm{color})/\mathrm{distance}。
  • secondRoughness (+ weight):第二镜面瓣(如金属铜绿);始终各向同性。

Cloth / Subsurface 要点

Cloth:无 metallic/reflectance;额外 sheenColor(默认 baseColor\sqrt{\mathrm{baseColor}})、subsurfaceColor(慎用高值,可干扰阴影)。丝绒:暗 baseColor + 亮/饱和 sheenColor。牛仔等:固有色在 baseColor,sheen 取亮度或默认。皮革/丝绸/缎面仍宜标准或各向异性 Lit。

与 UE / Substance 对照

FilamentSubstance / UE MR备注
baseColorBase Color / BaseColorFilament 要线性预乘;UE 贴图常标 sRGB
metallicMetallic皆宜二值
roughnessRoughness皆为粗糙度(非 gloss)
reflectancespecularLevel / Specular三者默认中点常对应 4%(0.5)
clearCoat*Clear Coat(UE)/ 类涂层成本与 IOR 变暗注意
sheen*布料/Sheen 节点Filament 另有 Cloth 模型
ambientOcclusionAmbient Occlusion独立通道,勿烤进 baseColor
anisotropy*Anisotropy刷痕金属等
shadingModel: specularGlossinessSpec/Gloss 工作流Filament 标 legacy

线性色与预乘 Alpha

Filament 材质 RGB 均为线性;透明混合假定预乘 alpha。从 Substance 导出或手写常量时,勿把 8bit sRGB 字节直接当线性。见文档 §6 Handling colors 与 显示编码与 sRGB。

取舍

Lit 参数面很全,但每开一层(清漆、各向异性、第二粗糙、透射)都有明确成本开关——美术调「看起来有层」前,TA 应确认是否该用专用模型(Cloth)或简化层数。与 UE Substrate 的分层哲学相近但 API 不同,见 Substrate 材质。

  1. Filament Materials
  2. Materials
  3. google.github.io/filament/main/materials.html
  4. Romain Guy & Mathias Agopian, Filament Materials 文档
  5. 03 · Metal Roughness Workflow

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