低粗糙度下Unity的GGX法线分布函数的计算结果数值特别大 ...

Arzie100 · 发表于 2022-1-5 10:19

【问题】
Unity的GGX NDF在低粗糙度下的计算结果远大于1，在其他所有项都小于1的情况下（设定入射光线只有单位1），最终得到的反射数值远超过1，这样能量显然不守恒了，请问是哪里出了问题？
【背景过程】
最近在学PBR的内容，我用C#把Unity的BRDF模型重写了一遍，想算一下单位1的入射光摄向物体后，在镜面反射方向上最后出射的具体能量大小。但是在低粗糙度的情况下（例如粗糙度0.15），最终计算得到的出射光数值远远超过1，完全不是能量守恒的状态。Debug查找了一遍，发现只有GGX的法线分布函数计算结果特别大，能到700，800多，最后的出射光数值也能算到好几十，远大于入射光的1。
公式是完全照抄Unity的，应该是不会出问题，而且我把函数图像画出来之后发现了一个更奇怪的问题：这个函数的最大值并非是r=0处。最大值在r=0.133，从r=0.133到r=0，函数是减小的，导致r=0.05的出射光数值远远小于r=0.13的出射光数值。
//从 unity standard shader里改写出来的代码
private float GGXTerm(float NdotH, float roughness)
{
   float a2 = roughness * roughness;
   float d = (NdotH * a2 - NdotH) * NdotH + 1.0f;
   return a2 / (Mathf.PI * (d * d + 1e-7f));
}以下是画出来的GGX图像（NdotH=1，因为我只考虑镜面反射方向上的出射光）：

Unity GGX
肯定不是这个模型有啥问题，应该是我哪里没有考虑到或者存在理解错误的地方，希望求教问题所在，非常感谢。

		自动登录	找回密码
密码			立即注册

低粗糙度下Unity的GGX法线分布函数的计算结果数值特别大 ...

本帖子中包含更多资源