在基于物理的渲染（PBR）中，F₀（Fresnel反射率）是一个关键参数，用于描述材质在光线垂直入射时的反射特性。以下是关于F₀的详细解释：
一、F₀的定义
F₀表示当光线以垂直角度（0°入射角）照射到材质表面时，反射光线的比例。它是菲涅尔方程（Fresnel Equations）的简化结果，直接关联材质的折射率（IOR）。对于非金属（绝缘体）和金属（导体），F₀的计算方式不同：
- 非金属（绝缘体）：F₀ ≈ (n+1n−1)2，其中 n 是材质的折射率。
(n−1n+1)2
n
- 金属（导体）：F₀直接由材质的复折射率决定，通常表现为高反射率。
二、F₀的典型值
- 非金属：F₀较低，通常在 0.02~0.05 之间（例如：塑料、木材、水）。
- 示例：水（F₀ ≈ 0.02）、塑料（F₀ ≈ 0.04）。
- 金属：F₀较高，通常在 0.5~1.0 之间（例如：金、银、铝）。
- 示例：铝（F₀ ≈ 0.91）、铁（F₀ ≈ 0.56）。
三、F₀在PBR中的作用
- 菲涅尔效应：随着入射角增大，反射率逐渐增加（由Schlick近似公式描述）：F(θ)=F0+(1−F0)(1−cosθ)5其中 θ 是入射角。
F(θ)=F0+(1−F0)(1−cosθ)5
θ
- 材质区分：通过F₀值区分金属和非金属。金属的高F₀导致强镜面反射，而非金属反射较弱。
- 能量守恒：反射光（F₀）与折射光（漫反射）的能量总和需守恒，确保物理正确性。
四、实际应用
- 金属度贴图（Metallic Map）：在PBR工作流中，F₀通常通过金属度贴图控制：
- 金属区域（Metallic=1）：F₀取自材质的基色（Albedo）。
- 非金属区域（Metallic=0）：F₀固定为0.04（近似绝缘体平均值）。
- 材质制作：调整F₀可改变材质外观（如湿润表面需降低F₀，抛光金属需提高F₀）。
五、常见误区以及调节注意事项
- 非金属的F₀不应为0：即使塑料或陶瓷，仍有微弱反射（F₀≈0.04）。
- 金属的Albedo颜色：金属的F₀与其Albedo颜色强相关（例如金为黄色，铜为红色）。
- 在unreal地形泛灰，由于ue中是metallic/roughness流程，非金属部分固定F0为0.04，但是对于一些地形的材质F0可能是小于0.04的，所以这时候是需要去调整specular来控制最终F0对于反射部分的影响，但是需要注意的是非金属的F0通常在0.02～0.05之间，ue默认是0.04，也就是说在ue中specular值不能够低于0.5
示例对比
材质 | F₀ | 金属度 | Albedo颜色 |
塑料 | 0.04 | 0 | 任意（如蓝色） |
黄金 | 1.0 | 1 | 黄色（RGB≈1,0.7,0） |
湿润地面 | 0.02 | 0 | 深灰色 |
通过理解F₀，可以更精准地控制材质的反射特性，实现真实感渲染。非金属为灰度值，金属为rgb值
