URP 渲染实战 / 第 12 章 PBR 进阶材质 / 案例 12.5
案例 12.5丝绒：Charlie sheen 布料进阶
目标：实现布料着色，对比“把布当塑料（GGX）”、Charlie sheen、Charlie + 次表面色三种做法，并加一层程序化的平纹织物纹理。
Assets/Cookbook/Ch12/Cloth.shader（节选：shade）
half3 ShadeOneLight(MaterialCtx m, Light light) { float3 L = light.direction; float3 H = normalize(m.V + L); float NoLu = dot(m.N, L); float NoL = saturate(NoLu); float NoV = max(dot(m.N, m.V), 1e-4); float NoH = saturate(dot(m.N, H)); float atten = light.distanceAttenuation * light.shadowAttenuation; #if defined(_MODEL_GGX) // 对照组：把布当成普通电介质 float3 brdf = m.albedo * ADV_INV_PI + AdvSpecularGGX(m.N, m.V, L, m.a, 0.04); return brdf * PI * light.color * (NoL * atten); #else // 镜面：Charlie 分布 × Neubelt 可见性 × sheen 颜色（布料没有明显的菲涅尔变化，直接用颜色当 F） float3 Fr = AdvD_Charlie(NoH, m.sheenA) * AdvV_Neubelt(NoV, NoL) * m.sheen; #if defined(_MODEL_SUBSURFACE) // 漫反射：包裹 + 次表面色，光“渗”进暗部并带上颜色 float3 Fd = m.albedo * ADV_INV_PI * AdvWrapDiffuse(NoLu, _Wrap); Fd *= saturate(_SubsurfaceColor.rgb + NoL); return (Fd + Fr * NoL) * PI * light.color * atten; #else float3 Fd = m.albedo * ADV_INV_PI; return (Fd + Fr) * PI * light.color * (NoL * atten); #endif #endif }
vec3 ShadeOneLight(MaterialCtx m, Light light) { vec3 L = light.direction; vec3 H = normalize(m.V + L); float NoLu = dot(m.N, L); float NoL = saturate(NoLu); float NoV = max(dot(m.N, m.V), 1e-4); float NoH = saturate(dot(m.N, H)); float atten = light.distanceAttenuation * light.shadowAttenuation; #if defined(_MODEL_GGX) // 对照组：把布当成普通电介质 vec3 brdf = m.albedo * ADV_INV_PI + AdvSpecularGGX(m.N, m.V, L, m.a, 0.04); return brdf * PI * light.color * (NoL * atten); #else // 镜面：Charlie 分布 × Neubelt 可见性 × sheen 颜色（布料没有明显的菲涅尔变化，直接用颜色当 F） vec3 Fr = AdvD_Charlie(NoH, m.sheenA) * AdvV_Neubelt(NoV, NoL) * m.sheen; #if defined(_MODEL_SUBSURFACE) // 漫反射：包裹 + 次表面色，光“渗”进暗部并带上颜色 vec3 Fd = m.albedo * ADV_INV_PI * AdvWrapDiffuse(NoLu, _Wrap); Fd *= saturate(_SubsurfaceColor.rgb + NoL); return (Fd + Fr * NoL) * PI * light.color * atten; #else vec3 Fd = m.albedo * ADV_INV_PI; return (Fd + Fr) * PI * light.color * (NoL * atten); #endif #endif }
注意次表面版本里 Fd 没有乘 N·L：包裹漫反射本身已经包含了余弦衰减（只是被“包”宽了），再乘一次 N·L 就把包裹的效果抵消了；镜面项 Fr 照常乘 N·L。
织物纹理用两组正弦和棋盘式的交替模拟经纬线的上下穿插，只轻微调制反照率和 sheen 颜色。它在远处会因为频率太高而闪烁，正式项目应该用法线贴图 + mip 来做细节：
Assets/Cookbook/Ch12/Cloth.shader（节选：weave）
// 程序化平纹：经纬线交替压在上面，用两组正弦的乘积近似线的明暗 float2 w = i.uv * _WeaveScale; float warp = abs(sin(w.x * PI)) * step(0.5, frac(w.y * 0.5 + floor(w.x) * 0.5)); float weft = abs(sin(w.y * PI)) * (1.0 - step(0.5, frac(w.y * 0.5 + floor(w.x) * 0.5))); float thread = saturate(warp + weft); half weave = lerp(1.0, lerp(0.7, 1.1, thread), _WeaveStrength);
// 程序化平纹：经纬线交替压在上面，用两组正弦的乘积近似线的明暗 vec2 w = uv * _WeaveScale; float warp = abs(sin(w.x * PI)) * step(0.5, fract(w.y * 0.5 + floor(w.x) * 0.5)); float weft = abs(sin(w.y * PI)) * (1.0 - step(0.5, fract(w.y * 0.5 + floor(w.x) * 0.5))); float thread = saturate(warp + weft); float weave = mix(1.0, mix(0.7, 1.1, thread), _WeaveStrength);
关于环境光的 sheen直接光部分是严格的公式，环境光部分就不是了。正确的做法和 split-sum 一样：把 对半球积分，预先算成一张以 (N·V, α) 为坐标的 LUT（Filament 把它放在 DFG 表的第三个通道里）。本案例为了不再引入一张贴图，用了一个随掠射角增强的经验系数，代码里已经注明。需要精确时，可以参照第 11 章生成环境 BRDF LUT 的方法，把积分核换成布料的 D·V 再算一张。
调参上，布料的 sheen 颜色通常比底色更亮、饱和度更低：深红丝绒的 sheen 偏粉白，深蓝的偏灰蓝。棉布、亚麻这类没有明显绒毛的布料，sheen 很弱，用普通的高粗糙度 GGX 也差不多；sheen 真正出彩的是丝绒、绒面皮革和毛毡。