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图形学光与物质的交互Light-Matter Interaction光是电磁横波；它与物质交互的核心是散射（振荡的电场带动电荷振荡、再辐射出新波）和吸收。粒子的大小决定散射特性，均匀介质用复折射率描述，表面是折射率的突变界面，把光分为反射和折射；折射进物体的光经次表面散射后部分射出。散射距离与着色尺度的比较决定能否把次表面散射当作局部的漫反射项。本页对应 RTR4 9.1–9.2 节。图形学双向反射分布函数BRDFBRDF f(\mathbf{l},\mathbf{v}) 量化局部反射：只依赖入射方向 \mathbf{l} 和出射（观察）方向 \mathbf{v}，涵盖表面反射与局部次表面散射。它通过反射方程把入射辐射亮度转换为出射辐射亮度，物理上需满足 Helmholtz 互易性与能量守恒，用方向反照率检验。方向光和精确光源可从小面光源的极限推导，使积分变为对光源的求和。本页对应 RTR4 9.3–9.4 节。图形学基于物理的着色Physically Based Shading基于物理的着色从光与物质交互的物理出发，用 BRDF 和反射方程计算表面沿视线方向射出的辐射亮度：镜面项来自微表面理论与菲涅耳反射，漫反射项来自局部次表面散射，布料、波动光学与分层材质再作扩展。本页是 RTR4 第 9 章的总览，并收录该章第 9.13 节的材质混合与材质过滤（镜面抗锯齿）。图形学布料着色Cloth Shading布料的微几何与其他材质不同：可能有高度重复的编织结构、垂直伸出表面的纤维，或两者兼有，因此常需要专门的着色模型来表现各向异性高光、粗糙散射（半透明纤维造成的边缘亮光）以及随视角的颜色变化。布料 BRDF 分为经验模型、基于微表面理论的模型和微圆柱模型三类。本页对应 RTR4 9.10 节。图形学微表面理论Microfacet Theory微表面理论把小于像素的微几何建模为大量平坦微面元，用法线分布函数 (NDF) D(\mathbf{m}) 描述其朝向统计，用遮蔽函数 G1 和遮蔽-阴影函数 G2 描述可见性，并据此推导宏观 BRDF。镜面反射时每个微面元是完美菲涅耳镜，积分退化为在半向量处求值，得到 FG2D/(4|\mathbf{n}\cdot\mathbf{l}||\mathbf{n}\cdot\mathbf{v}|)。GGX 分布配合高度相关的 Smith G2 是当今影视和游戏最常用的组合；该框架忽略微面元间的多次反射，可用补偿项弥补。本页对应 RTR4 9.6–9.8 节。图形学漫反射与次表面 BRDFDiffuse & Subsurface BRDF Models漫反射项模拟不透明电介质中的局部次表面散射（金属没有）。其颜色是次表面反照率 \rho{ss}；选用光滑表面还是粗糙表面模型，取决于表面不规则与次表面散射距离的相对大小，而不只是表面有多粗糙。光滑表面模型从 Lambert 出发，通过与镜面项的能量权衡改进；粗糙表面模型有 Disney 漫反射、Oren-Nayar、Gotanda、Hammon 等。本页对应 RTR4 9.9 节。图形学菲涅耳反射Fresnel Reflectance菲涅耳方程描述光在两种物质的平坦界面上反射的比例 F，它取决于入射角和两侧折射率：垂直入射时为材质特有的 F0（特征镜面色），掠射时趋于 1。实时渲染用以 F0 为参数的 Schlick 近似。电介质 F0 低且无色，金属 F0 高且常带色，半导体介于其间；金属度参数化利用了这一点。光从物体内部射向表面时还可能发生全内反射。本页对应 RTR4 9.5 节。图形学薄膜干涉与分层材质Thin-Film & Layered Materials几何光学假设表面不规则要么小于一个波长、要么大于约 100 个波长；真实表面在 1–100 个波长范围（纳米几何）也有不规则，会产生衍射，厚度接近光波长的表面薄膜会产生薄膜干涉，这些都需要波动光学。现实材质还常常层层叠加，最简单也最重要的是清漆层。本页对应 RTR4 9.11–9.12 节。游戏开发 · UE5材质系统Material SystemUE 材质 (Material) 是用节点图描述「表面如何与光交互」的着色器生成器。它有三个正交维度：着色模型 (Shading Model) 决定光照模型（Default Lit、次表面、清漆、毛发等），混合模式 (Blend Mode) 决定与背景的合成公式（Opaque/Masked/Translucent…），参数 + 材质实例 (Material Instance) 让美术在不重编译着色器的前提下做变体。PBR 输入（Base Color/Roughness/Metallic/Specular）直接对应 RTR4 的金属度-粗糙度工作流；最大的工程坑是静态参数导致的着色器排列爆炸。游戏美术Base Color 与反照率制作Base Color & Albedo AuthoringBase Color（MR）/ Diffuse·Albedo（SG）承载物质固有色：电介质为漫反射反照率，金属为镜面反射色（F0）。制作要点是保持正确亮度区间、不要画进光照/阴影/AO（微遮蔽例外），并注意 sRGB 贴图与线性着色的分工。游戏美术Filament 材质模型参数Filament Material Model ParametersGoogle 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。游戏美术PBR 材质校验与参考值PBR Validation & Reference Values校验 PBR 贴图先问「是不是金属」，再对照反照率亮度、金属 F0、电介质 F0 的实测区间。本页汇总《The PBR Guide》附录与 Filament Reflectance 表中的生产向数字，并列出常见错误模式。游戏美术PBR 灯光与渲染策略PBR Lighting StrategiesDinur Ch11：从扫描线到路径追踪的语境下，给出 PBR 灯光实用策略——尺度、日景/室内、天空色、人造光、IBL/光度学灯等。Ch12 BRDF 模块与 RTR4 重叠处只保留制作结论并双向链接图形学 PBS。游戏美术PBR 贴图工作流PBR Texture WorkflowsPBR（Physically Based Rendering）贴图制作有两条主流工作流——金属度/粗糙度 (Metal/Roughness, MR) 与镜面/光泽度 (Specular/Glossiness, SG)。它们表达同一套物理数据，只是通道切分不同；Substance、UE、Filament 等以 MR 为主，SG 多用于兼容旧资产。本页从美术生产角度对照通道语义、引擎对应关系与取舍，不重复 BRDF/微表面公式（见图形学 基于物理的着色）。游戏美术为真实感服务的贴图与建模Texturing & Modeling for Photorealism合并 Dinur Ch13 Texturing + Ch14 Modeling：为灯光而建模（倒角吃光），以及 PBR 贴图通道、拍照采材质与程序纹理的注意点。通道语义细节以已有 PBR Guide 系列为准，本页补「真实感动机」与常见翻车。游戏美术介质与金属材质判别Dielectric vs Metal DiscriminationDinur Ch9：先分清 介质/电介质 (dielectric) 与 金属 (metal) 的反射行为，再谈漫反射/镜面平衡与 Fresnel。详细 BRDF/微表面见图形学与 Ch12；本页只做材质判别与贴图侧互链，避免与 基于物理的着色 重复公式。游戏美术法线与 AO 贴图制作要点Normal & AO Map Authoring Tips《The PBR Guide》把 Ambient Occlusion、Height、Normal 列为 MR/SG 共用通道。本页只收录面向美术的制作要点；法线数学与 AO 算法见图形学专页。游戏美术线性工作流（Birn）Linear Workflow from Birn第 3 版 Ch8「Working in a Linear Workflow」强调：贴图、表面色、灯光、渲染与合成全程保持数字色值与真实光强的线性对应；美术灯光必须在线性空间思考，否则二次衰减、GI、叠光都会「算对了却看起来错」。游戏美术经典着色与贴图要点（Birn）Classic Shading & Texturing Notes from Birn现以第 3 版 Ch9 + Ch10 为准（轻量页）。 Ch9：diffuse/glossy/specular、microfacet、Fresnel、各向异性、physically based shaders（能量守恒、BRDF/BSSRDF）、抗锯齿、光线追踪与 GI、Reyes 等。Ch10：属性贴图、UV/Ptex、投影、制作与平铺、污迹与流程策略。公式与 PBS 细节链图形学/PBR/Filament，不在此重复建理论页。游戏美术金属度与粗糙度贴图Metallic & Roughness MapsMetallic 是告诉着色器「Base Color 这段是电介质固有色还是金属 F0」的掩码；Roughness 描述微观不规则、控制高光扩散。生产上金属度宜接近二值，粗糙度几乎全由美术叙事；并记住 \mathrm{roughness}=1-\mathrm{glossiness}。游戏美术镜面工作流贴图Specular-Glossiness MapsSpecular/Glossiness（SG）用 Diffuse、Specular、Glossiness 三张图表达与 Metal/Roughness 相同的物理数据：电介质 F0 与金属反射色都写在 Specular RGB，Glossiness 是 Roughness 的反相。适合需要逐像素电介质 F0 或兼容旧资产；新项目通常优先 MR。综合角色渲染Character Rendering角色是游戏中最受关注、技术最集中的资产。本页按"动起来 → 表面细节 → 材质着色 → 特殊材质（皮肤、毛发、布料）→ 光照与阴影 → 性能"的顺序，把 wiki 中相关概念页串成一套角色渲染方案的地图。每一层只给出要点与取舍，细节见链接页。