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BSDF包括了BRDF 和 BTDF

简而言之，BRDF是反射，BTDF是投射

透射的本质是光穿过不同的介质

在引擎里面经常看到BXDF，其实BXDF里的x是占位符

这里的x可以替换成：

R：Reflectance T：Transmittance S：Scattering

光射到物体表面都会有三层

1. Specular / F0 表面镜面反射，也就是光刚碰到表面时，有多少被直接反射回来。 2. BaseColor / Albedo 非金属时，进入表层后的光被吸收一部分，再以漫反射形式出来的颜色。 金属时，BaseColor 更多影响镜面反射颜色。 3. Transmission / Subsurface / Mean Free Path 光真的进入介质内部，走了一段距离，被吸收、散射、透射出来。

自由程更准确叫：

Mean Free Path 平均自由程

它描述的是：

光在介质内部平均走多远会发生一次散射/吸收

学习substrate前，我们先了解一下substrate里面的术语

这几个是 Substrate 的骨架。

substrate里面的closure是什么？

先举最简单例子：普通塑料球

一个普通红色塑料球：

红色塑料

它虽然里面有很多参数：

颜色 粗糙度 金属度 高光 法线

但它整体就是一种材质。

所以可以理解成：

Closure 0 = 红色塑料

也就是：

ClosureCount = 1

不是因为它只有一个参数，而是因为它只有一个“材质单元”。

问：那我以车漆举例子，散粉，车漆，还有保护层，三层就是三个closure，然后closurecount = 3？

答：对，可以先这么理解：

散粉层 + 车漆层 + 保护层 ≈ 3 个材质层 ≈ 3 个 closure ≈ ClosureCount = 3

这个理解方向是对的。

不过要补一个小心点：在 UE Substrate 真实编译/运行里，不一定永远严格等于 3。因为引擎可能会做合并、简化、裁剪、质量降级。但概念上，你这样理解完全没问题。

什么是lobe？

那lobe就是：

一个 closure 里面的某一种反光/散射分量。

更白话：

closure 是一个完整材质包； lobe 是这个材质包里的一个光照效果分支。

你有一个车漆 closure：

Closure：红色车漆

这个红色车漆受到光照后，不只产生一种效果。

它可能同时有：

1. 红色漫反射 2. 镜面高光 3. 金属颗粒高光

这些不同的“光照分量”，就可以理解成不同 lobe。

比如：

Closure：红色车漆 ├─ Lobe 0：Diffuse 漫反射 ├─ Lobe 1：Specular 镜面反射 └─ Lobe 2：Metal flakes 金属颗粒反射

什么是material tree?

你有三层：

散粉 保护层 车漆

如果只是单独列出来，还不够。

Substrate 还需要知道它们的关系：

散粉 是覆盖在保护层上？ 保护层 是覆盖在车漆上？ 散粉和保护层是混合？ 还是按 mask 混合？

所以它会形成一棵树。

比如：

Over / \ 散粉 Over / \ 保护层 车漆

这就是 material tree。

意思是：

散粉 over 保护层 over 车漆

什么是feature mask？

节点面板上“有这个输入口” 不等于 feature mask 一定打开。

feature mask 更关心：

这个材质最终是否真的用了这个 feature。

什么是simplification？

simplification就是：

把复杂 Substrate 材质压成一个更简单、便宜、兼容性更好的近似材质。

换句话说：

完整材质太贵/太复杂/某些渲染路径吃不下， 引擎就把它“折叠”成一个简化版本来用。

先用你的车漆例子

完整车漆可能是：

散粉层 over 透明保护层 over 红色车漆层 + 金属颗粒 + Fuzz + Anisotropy

这可能有：

多个 closure 多个 lobe 复杂 material tree 特殊 feature

在主视角 raster direct lighting 里，也许还能认真算。

但到了某些路径，比如：

Lumen Card Capture Ray Tracing Material Cache 某些 Path Tracing 辅助路径 远处 HLOD

它可能不想/不能完整处理这么复杂。

于是就 simplification：

复杂车漆 ↓ 简化成一个普通近似材质

比如：

BaseColor ≈ 混合后的红色 Roughness ≈ 一个平均粗糙度 F0 ≈ 一个近似反射率 Normal ≈ 主法线 Emissive ≈ 近似发光

原来多层结构可能被压成：

一个 Slab BSDF

一个 Slab BSDF 通常就是一个 closure。

什么是fully-simplified projection?

fully-simplified projection可以理解成：

把一个复杂 Substrate 材质，投影/压缩成一份最简单、最通用、所有路径都能读懂的材质结果。

如果simplification是“简化”，那fully-simplified projection就是：

简化到最彻底的版本。

先用车漆例子

你的完整车漆：

散粉层 over 保护清漆层 over 红色车漆层 + 金属颗粒 + Fuzz + Anisotropy

完整 Substrate 里可能有：

多个 closure 多个 lobe 复杂 material tree 特殊 feature mask

但是某些路径，比如：

Lumen Card Material Cache 部分 Ray Tracing 部分 Path Tracing 辅助路径 GPU Lightmass 旧 GBuffer fallback

可能不想处理这么复杂。

于是它需要一份“最低保真但稳定通用”的版本：

一个近似 BaseColor 一个近似 Roughness 一个近似 F0 / Specular 一个近似 Normal 一个近似 Emissive

这就是 fully-simplified projection。

顺序：

1、先想光打到物体表面， 反射多少，反射率又是多少，然后填写F0，其中F就是fresnel的意思

2、思考光打到物体表面后会不会射入物体，如果不射物体，Diffuse Albedo和SSS MFP就不用考虑了

3、如果会打入物体内部思考光打入物体内部的固有色是什么颜色Diffuse Albedo

4、然后再考虑光线能在物体能不射多深，设置SSS MFP

入射光 ↓ ┌──────────────────── 表面薄薄一层 ────────────────────┐ │ │ │ 一部分光直接弹走 → Specular 高光 → F0 控制颜色/强度 │ │ │ └───────────────────────────────────────────────────────┘ ↓ 剩下的光进入里面 ↓ ┌──────────────────── 材质内部 / 底层 ──────────────────┐ │ │ │ 光被吸收、散射，再出来 → Diffuse → DiffuseAlbedo 控制颜色 │ │ │ └───────────────────────────────────────────────────────┘

拿红色塑料举例：

红色塑料 F0: 很低，偏灰白 只影响高光 Diffuse Albedo: 红色 决定物体大面积主体颜色 最终看起来： 红色身体 + 灰白/白色高光

画成这样：

白色小高光 ↓ ┌────────────────┐ │ ◯ │ ← F0 负责这个高光颜色 │ │ │ 红红红红红 │ ← DiffuseAlbedo 负责大面积红色 │ 红红红红红 │ └────────────────┘

材质里的SSS通常代表Subsurface Scattering，中文叫次表面散射。

意思是：光线不是只在物体表面反射，而是会进入材质内部，经过散射后再从附近透出来。

入射光首先根据菲涅耳效应在表面产生镜面反射，其中正视角下的基础反射率由F0决定；未被表面反射的光进入材质内部，并在吸收与散射作用下传播，其传播深度和扩散范围由mfp等参数控制。经过多次散射后，部分光从入射点附近重新出射，形成 SSS 效果，其最终颜色和强度受到DA（漫反射颜色）、次表面颜色以及吸收参数的共同影响。

“进入皮肤内部并在内部改变方向”叫散射；
“经过散射后又从皮肤表面附近出来”叫次表面散射（SSS）的完整结果。

参考视频，讲的很清晰：https://www.bilibili.com/video/BV1bx411s775/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

MFP是光在材质内部两次散射之间的平均传播距离，不是一个固定的几何深度。

但不要把它理解成“光固定进入 2 cm 深度后才出来”。它是一个平均传播距离，实际路径会因为多次散射而改变。

各向异性可以概括为：

材质的光照、反射或散射效果会随着方向不同而不同。

表面各向异性 → 表面反射的高光沿发丝方向拉长 → 主要形成头发上的细长亮带 SSS 内部散射各向异性 → 光进入发丝内部后，散射更偏向某个方向 → 影响内部光的传播和重新出射

对应你 UE 的节点参数：

• Anisotropy：主要控制表面高光的方向性；
• SSS Phase Anisotropy：控制 SSS 内部散射的方向性。

单根发丝：沿长度方向法线变化很小 入射光 ↘ ↘ ↘ ↘ ↓n ↓n ↓n ↓n 反射到摄像机 ═══════════════════════ ↗ ↗ ↗ ↗ ──────── 细长高光 ─────── ←── 发丝长度方向 ──→ 沿发丝长度方向，表面法线变化很小， 相同的反射条件会重复出现， 所以高光会连成一条长亮带。

各向异性正值沿Tangent拉长高光，负值沿Tangent的垂直方向拉长

左边：

微小镜面朝向杂乱 → 反射方向分散 → 形成圆形高光

右边：

微小镜面结构沿发丝方向排列 → 反射光方向更集中、更有方向性 → 高光沿发丝方向拉长

最重要的一句话是：

各向异性不是让光沿着发丝跑，而是让发丝表面的许多微小镜面，把光反射成沿发丝方向排列的亮带。

Substrate 材质中 Diffuse Albedo、F0 与光源颜色之间的物理耦合关系：当材质主要反射绿色漫反射和蓝色镜面光，而场景只提供红色入射光时，材质表面会因缺少可反射能量而显著变暗，从而体现 Substrate 对界面反射、介质散射和能量守恒的表达能力。

在UE5.8的新shadingmodels下面有多出来两个新的shadingmodel:

TranslucentGreyTransmittanceSubstrate 下的普通半透明，透过率是灰度/单通道普通透明玻璃、薄雾、简单半透明

TranslucentColoredTransmittanceSubstrate 彩色透射半透明，类似旧 ThinTranslucent彩色薄玻璃、有色透明材质

Sub-Surface Type 下拉

UE5 Path Tracing 本质上是：从玩家屏幕/摄像机视角往场景里发出很多条随机光路，模拟它们在场景里反射、折射、散射、吸收，最后把大量样本平均成一张图。

一条路径大概这样：

相机 ↓ 打到模型表面 ↓ 根据材质 BSDF 决定：反射？折射？进入内部？漫反射？ ↓ 继续打到下一个表面 ↓ 再根据那个材质继续弹射 ↓ 最后命中光源 / 天空 / 环境光 ↓ 得到这个像素的一次采样颜色

实时渲染里的Temporal通常是：

上一帧 + 当前帧 → 做抗锯齿、降噪、稳定画面 → 目标是实时显示

Path Tracing / Movie Render Queue 里的Temporal Samples更像是：

在一个快门时间内，采样多个时间点 → 用来得到更准确的运动模糊、景深、动画中的采样 → 每个时间点也会做 Path Tracing 采样

也就是说：

Spatial Samples = 同一帧、同一时间点，对像素多采几次。 Temporal Samples = 同一帧的快门时间内，取多个时间点采样。

最终样本数大概是：

总样本数 = Spatial Samples × Temporal Samples

一帧画面并不一定代表“某一个瞬间”，它可以代表“一小段时间内看到的平均结果”。

这就是相机里的“快门时间”。

比如一秒 24 帧：

第 10 帧 不是只能表示 0.416666 秒这个瞬间 它也可以表示： 0.416 秒 ~ 0.458 秒 这段时间里相机接收到的平均光

这一帧不是只算一个时间点 而是在快门时间内取 8 个时间点 t1：算一次 t2：算一次 t3：算一次 ... t8：算一次 最后平均成这一帧

Path Tracing 的关键恰恰是：从相机出来的路径，大多数时候是在随机试探，最后不一定能命中光源。

一条路径大概是：

相机射线 ↓ 打到表面 ↓ 根据材质随机选一个下一跳方向 ↓ 再打到别的表面 ↓ 继续随机弹 ↓ 可能命中光源，也可能一直没找到光源

如果最后命中光源：

这条样本有贡献

如果没有命中光源：

这条样本贡献很小，甚至是黑的

然后它靠大量采样平均：

有些路径找到光 有些路径没找到光 平均之后 = 这个像素实际接收到的光照概率

但 UE / 现代 Path Tracer 不会只靠“瞎弹到光源”。

因为那样很慢，尤其是小灯。通常会做一件事：

每次打到一个表面时 额外朝光源方向发一条“阴影/可见性测试射线”

也就是：

相机 → 表面点 ↓ 直接连到光源检查一下

如果中间没被挡住，就把这个光源的直接照明算进去。

所以更准确的结构是：

相机射线打到表面后，会做两件事： 1. 直接光采样 → 主动问：这个点能不能看到某个光源？ 2. 间接光路径继续弹射 → 随机选方向，继续找下一次反射/折射/散射

因此不是一开始就知道“这条线会射回光源”。

而是：

先从相机找到可见点，再在每个可见点上，一边主动采样光源，一边继续随机追踪间接光。

金属度转 Diffuse Albedo / F0

传统 UE 材质里常用：

Base Color Metallic Specular Roughness

但 Substrate 更偏物理拆分：

Diffuse Albedo：介质/漫反射颜色 F0：正面视角的基础镜面反射 F90：掠射角的镜面反射颜色

所以Substrate Metalness-To-DiffuseAlbedo-F0节点的作用就是：

把旧 PBR 的 BaseColor / Specular / Metallic 转换成 Substrate 需要的 Diffuse Albedo / F0

核心理解：

非金属 Metallic = 0： BaseColor 主要进入 Diffuse Albedo F0 保持较低，通常是塑料/皮肤/石头那种小高光 金属 Metallic = 1： Diffuse Albedo 基本没了 BaseColor 更多变成有颜色的 F0 因为金属主要靠表面镜面反射显色

二次粗糙是什么
讲的是Second Roughness和Substrate Haziness-To-Secondary-Roughness。

你可以把普通粗糙度想成：

一个高光波瓣

二次粗糙就是：

再加一个高光波瓣

也就是一个材质可以同时有：

主高光：比较清晰、比较集中 次高光：更宽、更散、更像雾感/浑浊感

所以它不是 SSS，也不是 MFP。它仍然主要是表面镜面反射的形状变化。

直观效果：

只有 Roughness： 一个高光，干净直接 Roughness + Second Roughness： 一个亮核心 + 一圈更软的泛光/浑浊高光

Haziness-To-Secondary-Roughness就是把“浑浊感”转成合理的二次粗糙度。官方也把它列为 Substrate Helper Node，用来根据基础粗糙度和 haziness 计算第二个高光波瓣粗糙度。

油膜专项
是在用“油膜”这个例子讲 Substrate 辅助节点的用途。

油膜不要理解成普通颜色贴图。它更像：

表面覆盖了一层极薄透明膜 光在薄膜上表面和下表面发生反射 不同波长互相增强/抵消 于是产生彩色高光

所以油膜颜色主要来自：

镜面反射 / 视角变化 / 薄膜干涉

不是来自：

Diffuse Albedo 漫反射颜色

这点很关键。油膜、肥皂泡、金属氧化膜那种彩虹色，本质上更接近薄膜高光颜色变化，不是“材质内部散射出来的颜色”。

Thin-Film、F0、F90、Normal、IOR
Substrate Thin-Film节点。官方 API 里这个节点的输入包括：

F0 F90 IOR Normal Thickness

它的作用是：

根据薄膜参数，重新计算材质的镜面 F0 / F90 表现

各参数可以这样理解：

F0： 正面看材质时的基础高光反射。 F90： 侧面、掠射角看材质时的高光颜色。 IOR： 薄膜折射率，影响光进入薄膜后的弯折和反射比例。 Normal： 决定局部表面朝向。法线变了，入射角也变，薄膜颜色也会变。 Thickness： 薄膜厚度。厚度变化会导致不同颜色被增强/抵消，所以会出现彩虹油膜感。

Blend Mode 混合模式：