URP 渲染实战 / 第 11 章 从零手写 PBR / 案例 11.2
案例 11.2第一步：只有主光的最小 PBR入门
目标：在加任何复杂功能之前，用最少的代码验证 BRDF 是对的。这个 Shader 只读主光方向和颜色，没有阴影、没有环境光、没有贴图。
Assets/Cookbook/Ch11/Step1_DirectPBR.shader
// 第一步：只有主光、没有阴影、没有环境光的最小 PBR。 // 目的：先单独验证 BRDF（D、V、F、Lambert 与 π 的约定）是否正确，再往上加东西。 Shader "Cookbook/Ch11/Step1_DirectPBR" { Properties { _BaseColor ("Base Color", Color) = (1, 1, 1, 1) _Metallic ("Metallic", Range(0, 1)) = 0 _Smoothness ("Smoothness", Range(0, 1)) = 0.5 } SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" "Queue"="Geometry" } Pass { Tags { "LightMode"="UniversalForward" } HLSLPROGRAM #pragma vertex vert #pragma fragment frag #include "Packages/com.unity.render-pipelines.universal/ShaderLibrary/Lighting.hlsl" CBUFFER_START(UnityPerMaterial) half4 _BaseColor; half _Metallic; half _Smoothness; CBUFFER_END // MyPBR_BRDF.hlsl 里的 LUT 分支要用到这张贴图的声明（本步不启用） TEXTURE2D(_DFGLut); #include "Assets/Cookbook/Ch11/MyPBR_BRDF.hlsl" struct Attributes { float4 positionOS : POSITION; float3 normalOS : NORMAL; }; struct Varyings { float4 positionCS : SV_POSITION; float3 positionWS : TEXCOORD0; float3 normalWS : TEXCOORD1; }; Varyings vert(Attributes v) { Varyings o; o.positionWS = TransformObjectToWorld(v.positionOS.xyz); o.positionCS = TransformWorldToHClip(o.positionWS); o.normalWS = TransformObjectToWorldNormal(v.normalOS); return o; } half4 frag(Varyings i) : SV_Target { float3 N = normalize(i.normalWS); float3 V = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(i.positionWS); Light light = GetMainLight(); MyMaterial m = MyInitMaterial(_BaseColor.rgb, _Metallic, 1.0 - _Smoothness); float3 fd, fs; float NoL; MyDirectBRDF(m, N, V, light.direction, fd, fs, NoL); // 渲染方程只剩一项：Lo = f(l,v) · E⊥ · NoL，E⊥ = π · light.color float3 Lo = (fd + fs) * PI * light.color * NoL; return half4(Lo, 1); } ENDHLSL } } }
// 第一步：只有主光、没有阴影、没有环境光的最小 PBR。（GLSL 版，对应 Ch11/Step1_DirectPBR.shader） // 目的：先单独验证 BRDF（D、V、F、Lambert 与 π 的约定）是否正确，再往上加东西。 Shader "Cookbook/Ch11/Step1_DirectPBR" { SubShader { Tags { "RenderType"="Opaque" "RenderPipeline"="UniversalPipeline" "Queue"="Geometry" } Pass { Tags { "LightMode"="UniversalForward" } GLSLPROGRAM uniform vec4 _BaseColor; uniform float _Metallic; uniform float _Smoothness; // MyPBR_BRDF.glsl 里的 LUT 分支要用到这张贴图的声明（本步不启用） uniform sampler2D _DFGLut; #include "Ch11/MyPBR_BRDF.glsl" VARYING vec3 positionWS; VARYING vec3 normalWS; #ifdef VERTEX void main() { positionWS = TransformObjectToWorld(positionOS.xyz); gl_Position = TransformWorldToHClip(positionWS); normalWS = TransformObjectToWorldNormal(normalOS); } #endif #ifdef FRAGMENT void main() { vec3 N = normalize(normalWS); vec3 V = GetWorldSpaceNormalizeViewDir(positionWS); Light light = GetMainLight(); MyMaterial m = MyInitMaterial(_BaseColor.rgb, _Metallic, 1.0 - _Smoothness); vec3 fd, fs; float NoL; MyDirectBRDF(m, N, V, light.direction, fd, fs, NoL); // 渲染方程只剩一项：Lo = f(l,v) · E⊥ · NoL，E⊥ = π · light.color vec3 Lo = (fd + fs) * PI * light.color * NoL; fragColor = vec4(Lo, 1.0); } #endif ENDGLSL } } }
片元函数就是渲染方程的一项：(fd + fs) * PI * light.color * NoL。GetMainLight() 的无参版本只返回方向、颜色和距离衰减（方向光恒为 1，在 Forward 下它还兼做“灯光是否被 Culling Mask 剔除”的开关），没有阴影。TEXTURE2D(_DFGLut) 这一行是因为 MyPBR_BRDF.hlsl 里的 LUT 分支引用了它——即使本步不启用 _DFG_LUT，这张贴图的声明也必须存在，否则预处理后的代码在语法上不完整。
这张图已经能说明很多事情：电介质的漫反射亮度不随光滑度变化（能量分配给了漫反射），高光越来越小越来越亮；金属没有漫反射，随着光滑度升高，球体的大部分区域反而变黑，只剩一个刺眼的光点。很多初学者会在这一步觉得“金属不对”，其实是对的——金属的外观几乎完全由它反射的环境决定，这正是 11.4 节 IBL 要补上的部分。
提示验证 BRDF 时，最好关掉后处理（本书配图默认不开 Tonemapping）、用纯色背景、用 0.5 左右的中性灰材质做一个对照球。高光是否在光滑度变化时保持“总量守恒”，可以截图后用取色器比较高光区域的平均亮度。