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基于物理的光照渲染，简称PBR，是现代计算机图形学中的一项重要技术。它通过精确模拟光线与物体表面在现实世界中的物理互动过程，来生成更加逼真和一致的渲染图像。与传统渲染方法相比，PBR能够在不同光照条件下保持材质外观的真实性和一致性。
能量守恒是PBR渲染的基础物理原理。当光线照射到物体表面时，入射的光能量会被分为两部分：一部分被表面反射，另一部分被材料吸收。根据能量守恒定律，反射和吸收的能量总和必须等于入射的光能量，绝不能超过。这个原理确保了PBR渲染结果在物理上是正确和可信的。
PBR使用具有明确物理意义的材质属性来定义表面外观。反照率描述材质的基础颜色，不包含任何光照信息。金属度参数决定材质是金属还是非金属，通常为0或1的二进制值。粗糙度控制表面的微观几何细节，从完全光滑的镜面到完全粗糙的漫反射表面。这些属性直接对应现实世界中材料的物理特性。
PBR通过精确模拟光线的反射行为来创造真实的视觉效果。当光线照射到表面时，会产生两种主要的反射类型。漫反射使光线向各个方向均匀散射，这决定了物体的基本颜色和亮度。镜面反射则使光线按照入射角等于反射角的规律进行反射，产生高光和镜面效果。PBR算法将这两种反射类型巧妙结合，根据材质的粗糙度和金属度参数来控制它们的比例，从而模拟出各种真实材料的外观。
PBR技术具有显著的优势，使其成为现代渲染的标准。首先是物理正确性，严格遵循真实世界的物理定律。其次是一致性，材质在不同光照环境下都能保持稳定的外观。第三是直观性，材质参数具有明确的物理意义，便于艺术家理解和调整。最后是真实感，能够产生接近照片级别的渲染效果。因此，PBR已广泛应用于游戏引擎、电影制作、建筑可视化等多个领域，成为现代计算机图形学的重要技术标准。