前言
爲了讓程序員以外的人理解PBR是什麼，本文說明了最基礎的內容之一“光”。
根據資料[1] 和 [2]（資料的連接地址在本文末端）物理向正確的Rendering模型是下列因素決定的：
全局照明( Global Illumination ) : 基於圖片
Lighting ( Image Based Lighting, IBL )
能量守恆定律( Energy Conservation )
反射度( Reflectivity ) : Diffuse & Specular
微表面( Microsurface ) : 粗糙度 ( Roughness )
菲涅耳定律( Fresnel’s Law ).
金屬性( Metalicity ).
可能美術看到上面的內容會崩潰的，而且不善於繪圖的程序員剛開始也很難理解。其實PBR需要用一整本書來詳細說明其內容。但本文的目的是讓美術大概理解PBR，所以不會很深入。
說先，在說明上述內容之前，先了解必要的基礎知識.
光是什麼
雖然我們都知道光是什麼，但是讓你解釋下什麼是光，就不能明確得做出回答。連愛因斯坦也是這麼說的：
我會用餘生來回顧光是什麼這個問題- 1917 年左右
雖然這個問題已經想了50多年，但還是沒能找到準確的答案。當然有些人以爲自己知道答案，但他們都是在自欺欺人- 1951 年
這裏想表達的是，光這東西很難說清楚。光的粒子性和波動性說起來有點深奧，所以在這裏就說下波動性和相關內容。
光可以說是電磁波 ( Electromagnetic wave )。電磁波是電磁過程發生的能量。理解成以波動形態散發的能量就可以了。光跟氫原子不一樣，不能單個進行計算，由波段不同的多種電磁波組成。
*下面簡單說明下波段是什麼：
我們知道波浪 ( wave )這個詞。這也有“波動”的意思，表現按一定規律震動的形態。波動傳播時，媒介不會水平移動，只是上下晃動。
是以下形態。
crest : 最高處
trough : 最低處
波段( Wavelength ) : crest之間或trough之間的距離
震幅( Altitude ) : 震動的中心到crest或trough的距離（長短）
週期( Period ) : 媒介的一個點震動一次使用的時間，crest到crest或trough到trough的時間。
震動數( Frequency ) : 1秒鐘震動的次數
另外，波動有橫波和縱波，但這裏爲了容易理解只說明瞭橫波。
圖1. 電磁波的spectrum
狹義來說，光是指圖片1的可視區域，廣義來說光是圖片1的全部區域。有很多我們看不到的部分，大家肯定對紅外線 ( IR, Infrared Rays )或紫外線 ( UV, Ultra Violet )很熟悉。這種觀點的差距會造成光度測定( Photometry )和輻射線測定 ( Radiometry )的差距
光是波段不同的多個電磁波構成的，所以可以用類似於Prism的東西把各個波段分離出來。這是利用折射率會根據波段變動的原理。彩虹也是以這種原理生成的。
圖2. 光通過Prism時跟着波段分離的現象
圖2上，各個顏色的波段的長度是不一樣的。紅色波段最長，紫色最短。在這裏只要get到光不是單一顏色組成的，而是多個電磁波組成的就可以了。
但是人類怎麼會認知到這種光線呢？
我們是怎麼看到光的
圖3. 眼睛的構造。來自: Encyclopedia Britannica, 1994.
放大眼睛裏的視網膜( Retina )就會發現有圓錐細胞( cone cell : blue cone, red cone, green cone )和桿狀細胞 ( rod )。 圓錐細胞分辨色彩，桿狀細胞分辨明暗。 圓錐細胞可以分辨的色彩是根據感光細胞的種類來定的。圖3所示，有三種圓錐細胞，他們的顏色是RGB 。 這就是光的3基色，實際做貼圖( texture ) 的時候也會使用到RGB。使用RGB通道不是突然有一天這麼定下來的，是跟人的眼睛有關係的。
桿狀細胞大概是9000萬個，圓錐細胞大概是600萬個， 桿狀細胞可以分辨弱光，但圓錐細胞只能分辨有一定強度的光線。所以，可以說人的眼睛相比色彩，對明度更敏感。
大部分哺乳類的感光色素比人類少。但是鳥類的感光色素比人類多，還可以看到紫外線。前面說的可視光線是以人的眼睛爲基準的可視光線。鳥可以看到更多的顏色， 所以善於捕捉蟲子。
圖4.人和鳥可分辨的波段比較。
下面是人和鳥可以看到的顏色對比。
圖5. 左邊兩張是人和鳥都能看到的顏色，右邊兩個是隻有鳥可以看到的顏色
圖5可以看出，人的眼睛覺得差不多的顏色，鳥看到的可能就區別很大了。黃色的蝴蝶坐在花上面時，人類可能分辨不了，但鳥可以看得很清楚
人類眼睛的圓錐細胞最敏感的區間離綠色很近，所以人類在很遠的距離也可以看到綠色。而且圓錐細胞出現了問題會變成色盲。
結語
多種波段的電磁波集合起來就是光，人類只能看到其中可視領域波段的電磁波（可視光線）。 人的眼睛可以看到RGB組合的色彩，這也成爲了是我們使用光的3基色的基礎。
參考資料
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Physically_based_rendering
[2] https://marmoset.co/posts/basic-theory-of-physically-based-rendering/
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在這裏插入圖片描述
出生在韓國的TA。
1997年開始從事電腦圖形視覺化工作後，在這個行業已經有21年經驗了。
在多個網絡遊戲公司引領過美術團隊，之前在allegorithmic擔任TA負責人，在中國網易盤古工作室擔任TA總監，現在是巨人網絡TA部門的總負責人。
懶惰的人才有創意”是他堅信並執行的哲學道理。