Metallic 与 Albedo

先把题目说成人话

拿手电同时照铜片、黑塑料和煤块，三者都可能出现亮点；可亮点并不能告诉你“它就是金属”。如果为了让煤更亮而把它设成金属，或因为煤很黑就把颜色填成绝对零，它在不同环境里会像错误的金属块或失去全部表面层次。现实要解决的是：先认清材料身份，再决定颜色走向哪一种反光。

材质的基础颜色输入叫基础颜色（Base Color，也常写 Albedo），控制金属与非金属能量路径的参数叫金属度（Metallic），控制高光摊宽程度的参数叫粗糙度（Roughness）。光照计算使用的颜色值叫线性颜色（Linear Color），贴图文件常用的存储编码叫标准红绿蓝编码（sRGB）；同一块煤在这两个口径下不会写成同一个数字。

这是虚构教学故事，不是个人项目经历。

场景：先让问题变得看得见

桌上放一块铜片和一块煤。铜片的 Base Color 是铜的有色反射；煤的 Base Color 是暗色漫反射。两者都可能有高光，却走不同的能量路径。

先看整体关系：Metallic 越接近 1，漫反射那只桶越空，Base Color 越多地转去给镜面反射着色；越接近 0，Base Color 越像表面自身的漫反射颜色。

（右脑）画面：同一盏灯下放着一片铜、一块黑塑料和一块煤。慢慢转动它们，铜的亮处带着铜色；黑塑料虽然很黑，表面仍会掠过一小片白亮；煤也不是吞掉一切的黑洞，凹凸和细碎亮点仍让你看得见它的表面。再把它们磨粗，亮点会散开，却没有一件东西因此变成另一种材料。

（左脑）对表：本题要区分三个对象：材质的导体/电介质身份、线性光照计算中的 Base Color、贴图文件里的 sRGB 编码值。煤有高光是观察事实，“所以煤是金属”是假设；常见工作流里的电介质 $F_0\approx0.04$ 是模型近似，不是煤的 Base Color。证据应来自受控实物参考、扫描或项目材质规范，例值必须注明颜色空间与曝光，线性 0.03 与 sRGB 约 0.19 不能混报；分流阀只是因果类比，类比不等于证明。

小明：先形成一个完整猜测

小明认为：“煤会反光，所以 Metallic 应该拉高；既然叫纯黑煤炭，Base Color 就填 0。”

这个猜测把“有高光”和“是金属”混在一起。塑料、湿石头和煤都能有镜面反射；是否为金属取决于导体/电介质身份，不取决于高光是否明显。Metallic=0 时把 Base Color 填成绝对零，会让漫反射基色归零并吞掉煤的表面层次；但电介质镜面 F_0 仍然存在，所以它不是“完全没有反射”的洞。

小红：把猜测放回现实检查

小红先固定 Base Color 和粗糙度，只切换 Metallic：

• Metallic 为 0 时，Base Color 进入漫反射；镜面 $F_0$ 保持电介质范围，通常近似 0.04。
• Metallic 为 1 时，漫反射趋近零，Base Color 用来给镜面 $F_0$ 着色。铜、金等金属因此有带颜色的镜面反射。

再固定 Metallic 为 0，只比较煤的 Base Color。数学意义的纯黑是 0；现实煤炭不是数学纯黑。用于理解的假设例值可以取线性空间 0.02–0.05；按标准 sRGB 编码约为 0.15–0.25。例如线性 0.03 转成 sRGB 约为 0.19。这个范围不是煤炭认证标准，只说明“很黑”不等于数值零；最终应由受控光照下的实物参考或扫描数据决定。

我：用检查结果修正模型

我给铜片使用 Metallic 1，Base Color 表示铜的镜面反射颜色；给普通煤使用 Metallic 0，以暗但非零的 Base Color 表示漫反射，并单独调整 Roughness 控制高光宽度。

煤表面若湿润或有亮晶晶的夹杂，应通过粗糙度变化、法线和必要的分层材质表现，不应为了“更亮”把整块煤改成金属。项目使用 Linear Color Space，且 Base Color 贴图启用 sRGB 标记时，Unity 会在采样时把它解码到线性空间参与光照；Gamma Color Space 项目不能这样概括。数字必须和项目色彩空间及贴图导入语义一起记录。

（右脑）画面修正：小明因为煤会闪亮，就把它当成金属，又把颜色压到绝对的零，结果煤块变成一团没有表面的死黑。小红把灯光固定下来重新看，才发现“有亮点”和“是金属”并不是一回事。普通煤仍应保留暗部里的细微颜色和层次；湿润表面或晶体带来的闪点，也不会改变整块煤的材料身份。

（左脑）严格对表：材质设置依次检查：先按实物与项目规范判定 Metallic 的 0/1 身份；再在线性空间确定 Base Color 反射率范围；若贴图标为 sRGB，确认 Unity 在进入光照前完成解码；最后独立调整 Roughness、Normal 与必要的分层。验收时固定灯光、曝光和相机，比较材质球与实物参考，并同时记录线性值和纹理编码值；不得把数学纯黑 0、常见电介质 $F_0$ 与现实煤炭颜色写成同一个数。

老师解惑

在把电介质 $F_0$ 固定为 0.04 的常见 metallic-roughness 工作流中，可以用下面两条关系表达这次分流：

$$F_0=\operatorname{lerp}(0.04,\ BaseColor,\ Metallic)$$ $$DiffuseColor=BaseColor\,(1-Metallic)$$

这里的 $0.04$ 是常见电介质法向入射镜面反射率的近似，不是所有非金属的 Base Color。

• Base Color / Albedo：在 metallic 工作流里是统一输入；它在非金属上主要给漫反射着色，在纯金属上主要给镜面 $F_0$ 着色。
• Metallic：描述材质在金属与非金属两种能量路径之间的混合。现实表面通常倾向 0 或 1，过渡值常用于边界、混合或抗锯齿。
• Roughness：控制镜面波瓣宽窄，不负责决定材质是不是金属。
• 煤炭口径：通常按非金属处理；暗色范围应由参考决定，不能把电介质 $F_0=0.04$ 误抄成煤的 sRGB Base Color。

工具分工

• Unity Material Inspector：核对 Metallic、Base Map 和 Smoothness/Roughness 的通道与颜色空间。
• PBR 材质校准场景：在固定曝光、灰球和已知环境光下比较材质身份。
• Frame Debugger / RenderDoc：检查贴图是否按 sRGB 解码，以及最终材质参数是否进入预期的 Shader 路径。

记忆钩子

金属把 Base Color 送进镜面，煤把暗色送进漫反射；“0.04”先问是谁的数、在哪个颜色空间。