嗨！小伙伴们，我是你的好朋友小SOMO！今天给大家分享一下PBR拍摄和校准基色纹理▼
PBR（Physically-Based Rendering）它从最初传统型的Lambert光照发展至今，已经了多次迭代改进历经200年了！是基于与现实世界的物理原理更相符的基本理论所构成的渲染技术的合集，其渲染结果更加真实，再加上其材质参数也是以更加接近物理的参数来控制，控制起来更加容易，相比于传统的Lambert着色和Phong着色，PBR着色在效果上明显更胜一筹，所以在近几年来非常流行~

（Lambert模型着色效果，模拟了理想环境下的漫反射效果）

（Phong模型着色效果，它只能简单的模拟理想模型的漫反射和高光）

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（PBR材质效果球，能够真实渲染各类材质粗糙、纹理、高光、清漆、边缘光等表面细节特征）以上是Lambert、Phong和PBR着色对比效果小解说，为了制作项目达到最优，今天我们将拍摄和校准基础色纹理带大家了解了解，并展开聊聊！

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拍摄交叉偏振图像

为了拍摄正确的BaseColor纹理，消除所有镜面反射非常重要。这可以通过光偏振和相应的过滤来完成的，简单来说，偏振膜或偏振片将确保只有波方向处于一种特定方式的光波/光子才会从光中发射出来，为了利用这一点，需要在镜头上安装另一个滤光镜并与滤镜片旋转90°，来阻挡那些现在已经偏振的光波，这样做的目的是，偏振光会从表面镜面反射出与来时相同的光波，然后被相机滤光镜阻挡而传播到材料内部的光波（又称漫反射）将去偏振并重新发射，从而通过相机滤光片，这样，就可以有效地将漫反射与镜面反射分开了。实现这一切需要遮挡拍摄地点的其他光源，在镜头上安装偏振滤光片和一些发射偏振光的光源。对于光源本身，有很多选择，如：

恒定的常规照片和视频灯或带有柔光箱和大滤镜的闪光灯。

带小滤镜的小闪光。

环形灯闪烁，带自定义滤镜。。

设计过于复杂且光输出相对较低的恒定环形灯。

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emmmmm，还有一个最便宜最简单的方法，就是购买两个或多个普通单反相机闪光灯，并在每个闪光灯上放一块偏光片，稍复杂的选择是像Godox AR400这样的环形闪光灯，不用怀疑！在偏振效果上，它们都表现得同样好，真正的区别是，表面的平坦程度-光源越小，距离镜头越远，就会看到越多的表面特征，如凸起或裂缝，在这一方面，环形闪光灯就很好！因为它几乎可以从镜头本身发出光线，最大限度地减少潜在的阴影！达到更加的拍摄效果！如果选择上面所列的方案总体上比较昂贵，亮度不如闪光灯，制作起来也非常麻烦，而且如果不加以考虑，还会有发热问题。不过也有一些优点......快速拍摄成百上千张照片会给闪光灯的工作带来影响，根据所需的光输出和闪光灯的 "等级"，最终不得不暂停，让闪光灯冷却下来，同时重复拍摄也会使闪光灯管老化，因此，恒定光源的实用性和使用寿命还是有一定道理滴~对于拍摄几十张照片的简单纹理拍摄，或户外拍摄，环形闪光灯肯定没问题，甚至由于原始光输出，环形闪光灯还有很大的优势。不过，对于微距摄影测量（光圈较小）和成百上千张照片的拍摄来说，恒定环形闪光灯要好用得多，转盘和快门控制都是自动的，不需要最高的速度，而且闪光灯的高输出也不会有太大的用处，使用恒定光源甚至连对焦和设置偏振都比使用闪光灯容易得多......
对于小尺寸和少量片，B+W 偏振片是一个不错的选择，为了确保这些偏光片确实可用，并且不会降低光质，以下对光谱仪进行测量，结果显示B+W和几种不同的无名偏光片之间没有明显差别。

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（偏振片光谱仪测量结果）它们的色温通常比品牌产品暖一点，但这不是问题，光线和镜头滤镜都会以某种方式改变白平衡，重要的一点是光质量没有受到影响，CRI和TM-30水平也没有改变。对于镜头滤镜，范围能及买最高质量的滤镜！颜色偏移不是一个问题，但想要最高透光率就要知道便宜的滤光片会阻挡很多光线，而好的滤光片会更好地利用光源。

对照片进行线性化处理和黑点处理

拍摄完交叉偏振图像后，需要确保图像上没有色调映射、没有曲线、没有花哨的滤色片，也没有任何可能使传感器对光线的线性响应发生偏差的东西，所以需要在渲染中应用色调映射，让渲染看起来像照片，否定照片上已有的色调映射，使其可以作为着色器输入。在市面上几乎所有的原始图像转换器都会对图像默认应用S曲线类型的色调映射，这个时候需要绝对确保照片不会发生这种情况，不同的原始转换器有不同的方法和选项来禁用此功能，例如，Lightroom在内部根本没有提供任何方法来执行此操作，因此需要一个外部程序来线性化文件-Adobe！RawTherapee！另一个需要注意的问题是确定原始格式转换器对黑点补偿的处理，黑点是指没有光子到达传感器，读取噪点不存在的点。在现代相机中，这是在图像捕捉的模拟阶段完成的，相机会计算出传感器像素的 "未亮 "状态（简单地说：图像传感器像素就像一个小电容器，一个特殊元件会确定电容器的 "关闭状态 "电压，从而相应地设置黑点）。实际上，原始图像转换器对于用户的需求也有不同的看法，Lightroom预置在黑点补偿的基础上添加了自己的黑点补偿，试图对图像中最暗的部分进行相应的补偿，这对普通照片来说可能没问题，但真正需要的是线性数据，不能因为Adobe闭门造车而随意补偿，在这一点上RawTherapee值得夸一夸，它不会试图将图像中最暗的部分进行“美化”！

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（黑点差异）左图未使用Adobes黑点补偿，右图使用了Adobes黑点补偿。问题很大，当然主要是在黑色部分，但这正是经过适当校准的Basecolor纹理在最终渲染中真正体现出差异的地方。

为Lightroom制作线性剖面图

为Lightroom创建轮廓并不简单，有以下几种选择，各有利弊~最简单的方法是下载Adobe 2012年推出的"DNG 配置文件编辑器"，可以指定一个现有的基本配置文件（如索尼ST标准），切换到线性曲线，甚至可以选择使用色彩校验图来提取色彩矩阵修正，不过，不能更改黑点减法，而且矩阵使用的是2014年以前的色彩校验公式（已经过时）。如果只想将基本配置文件更改为线性配置文件，这也是一个不错的选择，但仍然会遇到黑点问题。

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（Adobe DNG 配置文件编辑器）应用程序Lumariver Profile Designer（ lumariver.com），它的功能非常强大，几乎可以改变和指定任何东西，甚至~包括漂亮国总统内裤的颜色~

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它有三个不同的版本，功能也各不相同，一个纯命令行版本是免费的，其他的最便宜的30欧元，完整的Repro版则高达200欧元，最便宜的版本就足以创建在Lightroom中使用的配置文件啦！与Adobe应用程序一样，可以加载带有色彩检查器的DNG，进行色彩矩阵调整。

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（Lumariver 配置文件编辑器）在“Optimization”选项中可能需要正确设置白平衡，Lumariver将选择最合适的色块作为中性点，本例中就是第二亮的灰阶区域。另一个潜在的重要设置是"Lut "优化下拉菜单，在这种情况下，"No L "指的是亮度，由于这在很大程度上取决于拍摄色彩校验器的方式，因此在矩阵魔法中将亮度考虑在内可能并不明智，尤其是在拍摄交叉极化的情况下。

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（Lumariver 配置文件编辑器）接下来，进入最重要的部分，将色调曲线更改为线性并禁用“Automatic Black Subtraction”（自动黑色减去）。

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（Lumariver 配置文件编辑器）在之前已禁用了色调映射，那么更改外观设置不会有什么影响，之后，按下渲染，然后将配置文件导出。

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（Lumariver 配置文件编辑器）重打开Lightroom后，会在预案浏览器中找到新创建的预案（需要将其放入收藏夹，以方便访问）。

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（Lumariver 配置文件编辑器）Lumariver有一个最大问题是无法重复使用现有的配置文件，必须提供带有色彩校验器的图像，来创建照明目标。

使用RawTherapee进行线性化处理

在RawTherapee中对图像进行线性化处理非常简单.....有一个小小的问题就是它无法读取无损压缩的索尼 .arw，所以要先将它们转换为 .dng。（虽然有一丢丢小小的麻烦，但是也还好啦！！点击一下的事儿~）

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（RawTherapee线性曲线）在 "Color "选项卡中还有一些非常有用的色彩管理设置，强烈建议大家多瞅瞅！看看！Adobe！它对挑选颜色和显示线性值特别有用~就黑点减法而言，并没有明显的改变。

色彩检测仪可信嘛？

现在，有了正确线性化的图像，就需要确保正确调整曝光和色彩了，有什么能比Calibrate Color Checker更好的呢......对吗？带着问题，再往下看哦~不许瞌睡！

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说到此处，那么问题来了，为什么要使用色彩校验仪呢？可能是因为不相信所用相机，或者说不相信制造商已经正确地配置、测试、校准和设置了传感器的光谱响应，认为Macbeth风格页面上的18种不同颜色会使准确性大大提高。
举个例子：如果不信任相机或原始格式转换器，也不知道光源光谱有多好，那么在阴天的日光下，在没有偏振的情况下拍摄校验器也许是最 "正确 "和相对有用的测试方法.....但是如果无法看到明显的差异，比光照不均或镜面反射的随机性可能造成的差异更大，那么一开始就这样做又有什么意义呢？这么说吧！色彩校验器在某些情况下是有用的，但在某些情况下是否真的有用还有待商榷~是否使用色彩校验器取决于自己，即使索尼、尼康或佳能在从光谱到数字色彩的映射方面存在细微差别，但总体而言，这可能比使用非设计用途的色彩校验器更值得信赖，若选择正确的中性基色配置文件更为重要，确保正确的线性和使用优质的光源比色彩校验仪重要得多~

寻找低成本的曝光校准目标

Spectralon是烧结PTFE，它是一个相当好的朗伯表面，能向各个方向均等地反射光线，除此之外，99%的入射光都会被再次反射，这对于校准目标来说再合适不过了！（就是有一丢丢贵哦~500 欧元/美元）与其他材料一样，Spectralon也有一定比例的镜面反射率，总反射率接近100%，但忽略它所产生的误差可能在2.3%左右（假设普通PTFE的IOR为1.36），也就是说，当观察50%的灰度色斑时，误差已经下降到1%，已经是相当不错了！

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当然啦！如果预算不够，也是有办法的！接着看！如何找到替代Spectralon的材料，首先呢pass掉了PVC材料，因为像PVC或类似的塑料看起来是白色的，但其实并不都是一样的，它们的颜色差别很大，而且会对紫外线产生反应，从而随着时间的推移而改变其特性，so！并不推荐！根据Spectralon是烧结PTFE这一特性，选择一块和一根PTFE棒进行试验，不同的厚度它们的反应，平整的PTFE块在密度和透射率方面都非常均匀。

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（聚四氟乙烯切片）在光谱响应方面，实际反射了多少光取决于厚度，工业PTFE纸张中的光谱数据也各不相同，当然啦！可以用Spectralon作为参考来校准它！为了确认制造商的规格是否相符，接下来对透光率进行测量，并与提供的数据进行比较。值得注意的是为了确保不会因为反向散射而影响透射率，建议使用黑色衬底，这样可以吸收几乎所有透过的光线，否则这些光线就会反射回来，从而影响测量结果。

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（最终校准）
在10毫米的厚度时，它们的反射率差不多。

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所以，经过测试，显而易见啦！多金的小伙伴直接选择Spectralon，预算不够的话就找Spectralon的替代，也同样值得信赖，更便宜，看个人的选择啦~

设置曝光和白平衡

进行曝光调整的最简单方法是使用所选原始格式转换器中的曝光滑块，不过，不同的原始格式转换器会以不同的方式显示颜色选择器的值，大多数转换器不会显示LINEAR颜色，而是伽玛校正后的颜色，所以需要对其进行调整，如果目标是90%的漫反射反照率，则必须将曝光设置为参考补丁线性值为0.9rgb的水平，对于伽玛校正视图和拾色器，还必须对目标值进行伽玛校正。Blackmagic Fusion值得信任，可以选择在任何喜欢的色彩空间或伽玛级别下工作。RawThereapee也非常棒，可以使用多个颜色选择器，并让它们显示线性颜色值。

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（线性颜色拾取）在白平衡方面，无论选择什么作为白平衡源......都可以用它来定义新的PTFE色彩目标，如上面的例子，红色占90.2%，绿色占87.8%，蓝色占88.2%，缺点是在原始转换器中很难达到这个目标。一般来说，强烈建议在拾取数值前对图像进行轻微的模糊处理（或选择更大的拾取器），这样就能消除噪点或污垢造成的任何轻微色彩变化，之后，只需将PTFE目标带入拍摄即可。

检查与验证

宝贝们，说了这么多，整篇文章都在讲如何用不同于别人所说的方法做事，如果不提供一些证据，如何判断这些方法更好呢~嘿嘿！幸运的是，有一个很好的方法来检查和验证在这里所做的并非完全无稽之谈。可以使用斯托弗透射阶梯楔https://www.stouffer.net/TransPage.htm测试轮廓的线性度，这是一种透明的塑料条，你可以把它放在自发光表面上，上面有越来越密集的遮光材料，制造商会提供准确的数据，说明每个阶梯的透光率，这样做的好处是，交叉偏振并不重要，无论我们是否从漫反射中分离出镜面反射，透射始终是透射。现在，在OLED手机屏幕或平板电脑之类的东西上拍摄所述阶梯楔形的图像，这在期间避免使用液晶屏，但它其实也可以！在紧要的关头，明亮的光源上放一张纸也可以！我们不需要实验室级别的精确度，只需要知道我们所做的是否足够好。

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（线性拍摄）

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（制造商规格供参考）如果这些样品与制造商提供的参考样本合理匹配，那么就知道实际上有一个适当的配置文件来信任。正如在上面的示例中所看到的，略有不同！但是，请注意这些变化实际上有多小，设置中有很多事情会影响结果，现在所做的只是把手机放在地板上，打开一张白色的照片，然后用相机拍摄，没有两极分化，没有完全黑暗的房间，但结果非常接近目标。这是相同的图片，但具有非线性配置文件，使用保守的s曲线色调映射。

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（非线性拍摄）以上这能说明相对便宜的楔形阶梯所能提供的巨大价值，在可以合理测量的范围内，通过一小块塑料，既可以验证剖面实际上是线性的，又可以很好地说明黑点可能也是好的，至少这绝对足以证明拍摄的一块黑色塑料实际上没有达到4%的漫反射水平。如果已经拥有色彩检查器，也可以用它来 "粗略 "快速检查配置文件是否合理，裁剪6个灰度颜色区域并显示波形，会发现伽玛校正版本（不是线性版本！）会呈现出一条直线，可以认为这是设计的结果，接下来用它来测试一下相机轮廓是否（在视觉上）是线性的。

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（颜色检查器波形测试）左侧是线性化轮廓，右侧是相机制造商提供的标准轮廓（"线性化 "指的是相机轮廓，而不是图像伽玛曲线！）。可以清楚地看到标准相机配置文件的S曲线类型色调映射，虽然不太精确也没啥大用处，但是呢这是一种很好的视觉噱头方式来显示配置文件中发生的事情。好啦今天所分享的工作流程就到这里结束啦！文章确实有点点长，感谢各位观看啦~看了这么久设个星标，再走哦~


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学习了

学习了 蟹蟹分享~

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