作者： _子宽来源：
3359 blog.csdn.net/u 010281174/article/details/107847966
摘要Filament是谷歌开发的跨平台实时渲染引擎，支持PBR材质，并针对安卓平台进行了优化(毕竟是谷歌的亲生儿子)。 本文针对Filament的特点，包括Filament的一些特性、其材质系统和照明系统。
这些设计对渲染器，特别是PBR渲染器的实现有一定的参考意义。 关于具体实现的细节，由于与PBR理论的重复度高，因此省略说明。
如果你对这个引擎感兴趣，请参阅他们的文档。 这个文档不管怎么说，不可思议的是详细的地方非常详细，简单的地方一律是“TODO”。
平台特性支持跨平台、Android、IOS、Linux、max操作系统和Windows
提供c、Java和JavaScript API
基本图形库支持OpenGL 4.1、OpenGL ES 3.0、Metal、Vulkan 1.0和WebGL 2.0
渲染属性支持群集前渲染器
支持microfacet BRDF
支持HDR/linear照明
各向异性材质支持
支持metallic、roughness、ao、normal mapping和texture mapping
支持布料的渲染
支持(弱)半透明材质
支持IBL
支持物理相机模拟(快门、光圈等)
支持shadows
支持全球雾模拟
支持颜色系统)。
支持FXAA、MSAA
支持动态分辨率
材质模型系统Filament定义以下材质模型：
lit (标准)。
子表面
衣料
单元
其中第一个是使用最多的，在另一个渲染器中可能称为“standard model/material”。
使用Cloth来模拟布料。
Unlit严格来说不是材质，可以理解为用于在画面上显示调试信息的材质。
Lit Model Lit model是Filament支持的最全面、最基本的材质模型，是基于PBR模型的材质，具有以下属性：
表示基本颜色、非金属表面的漫反射albedo或金属表面的高光颜色
metallic表示材质的金属性，0表示dielectric，1.0表示conductor
metallic是0 (左)到1 (右)。
roughness表示材质的粗糙度，1.0表示平滑，0表示粗糙度
非金属roughness为0 (左)至1 (右)。
金属的roughness是0 (左)到1 (右)。
表示反射、Fresnel反射系数
reflectance为0 (左)到1 (右)。
normal，指示材质曲面的局部法线偏移
ambientOcclusion，表示环境照度
emissive，表示材质表面发光度
描述各向异性程度的anisotropy和anisotropyDirection
表示clearCoat，clearCoatRoughness和clearChatNormal，clear coat layer的参数
bentNormal，用于提高间接光的效果
定位颜色。 用于与光照计算结果混合，以获得特殊的光照效果
ior，表示物体折射率的
ior为1 (左)至1.5 (右)。
transmission，表示物体的透明度
transmission是0 (左)到1 (右)。
absorption，表示材质对不同透射光线的吸收系数
absorption从(0.0，0.02，0.14 ) (左)到(0.0，0.36，2.3 ) (右)
microThickness和thickness、材质的厚度参数
其中，baseColor、metallic、roughness、reflectance、normal、ambientOcclusion、emissive都是PBR材质中常用的参数，用法也基本一致
有些物体的表面覆盖着一层薄薄的半透明材质，就像手机表面的薄膜。
但是，这个胶卷也有一定的颜色和方向。 clear coat参数(clear coat，clearCoatRoughness和clearChatNormal )用于描述此层的表面材质，缺省情况下为各向同性、非金属。
其中，clearCoat被视为布尔变量，必须说明此表面材质是否存在。
C
learCoat从0（左）到1（右）。clearCoatRoughness从0（左）到1（右）。
除此之外，有些物体表面是各向异性的，例如朝单一方向磨砂的金属。anisotropy参数可以用于描述这种材质。
anisotropy从0（左）到1（右）。
Subsurface modelTODO
这个模型文档里没有介绍，我也没有用过，因此这里先略过。后面慢慢看代码吧。
Cloth modelCloth模型用于描述类似于纺织物的布料材质，这类布料的一个特点是其表面由纤维堆叠而成，会吸收和散射一定的入射光线。
Cloth model包含前面Lit model的各种参数，删除了metallic和reflectance，额外添加两个cloth相关的参数：
sheenColor，描述高光反射的颜色
蓝色纤维有（右）与没有（左）sheenColor
subsurfaceColor，描述次表面散射的颜色
白色布料（左）与带棕色subsurface scatting的白色布料（右）
Unlit model如前所述，Unlit model不算是一个材质模型，它用于渲染天空盒，或场景中以外的物体，比如用户界面的图形和文字，或者用于调试。
如下图所示。该模型只有三个参数：
baseColor
emissive
postLightingColor
用法跟Lit model一致。
光照系统Filament支持的光照可以分为直接光（direct lighting）和间接光（indirect lighting），前者包括：
方向光（directional lights）
精确光源（punctual lights），包括point lights和spot lights，二者的区别是point light是超各个方向均匀发光的，而spot light有一个朝向，朝向以外的区域光照强度逐渐减少，直至为零：
Photometric lights，用配置文件描述光源发出的光线在各个方向上的强度，可以还原真实世界中的光源情况。
这一套描述是通用的光源描述，Filament的用法是将描述文件处理为纹理，然后在渲染的时候取出来判断计算光照。我理解这个光源其实是对spot light的拓展。
下图展示了一些不同的光源描述文件。
光源（Area lights）：仅支持正方形和圆形的面光源。
间接光包括：
Image-based lighting
光照参数对于直接光来说，Filament用以下参数来描述一个光源：
Type，定义光源类型，包括directional，point，spot，area
Direction，描述光线朝向，或者面光源的法向
Color，描述光源发出的光线的颜色
Intensity，描述光线强度
Falloff radius，光源所能影响到的最大半径
Inner angle和Outer angle，描述spot light的内外圆锥的角度
Length和Radius，描述面光源的边长、半径
Photometric profile，Masked profile和Photometric multiplier，描述puctual lights的属性
Imaging PipelineImaging pipeline用于对片元着色器输出的颜色做进一步处理，使其色彩更加真实。
包含以下几个步骤：
白平衡
色彩分级
色调映射
OETF（opto-electronic transfer function）
流程图如下：
Physically based camera基于物理的相机可以设置相关的相机参数，对成像效果进行调整。应用到的相机参数包括光圈（aperture）、快门（shutter speed）、敏感度（ISO）。
由于采用三个量表示曝光效果过于繁琐，因此Filament将其简化为exposure value，简称EV。
总结总的来说，Filament是一款还在开发中的渲染器，主要特点是PBR材质系统，对Android的支持，色彩后处理系统，其次是半成熟的光照系统。
作为渲染领域的学习材料还是不错的。
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