物理ベースより前のMarschner鏡面反射モデルでは、一次鏡面反射 (Primary Specular; R (反射))、二次鏡面反射 (Secondary Specular; TRT (透過-反射-透過))、透過鏡面反射 (Transmit Specular; TT (透過-透過))のそれぞれに反射色や鏡面反射の角度シフトを指定していた。また、これらとは別に拡散反射色を指定することもあった。物理ベースの後は反射パスを分けずに、髪色および角度シフトの指定を単一で行うようになった。また、髪色は基本色だけでなくメラニン色素ベースの指定も可能となった。d’Eon et al. (2014)の論文では、メラニン色素とRGB吸収係数との関係に以下を提示している (定数はそれぞれの吸収断面積を表す):RGB吸収係数 = ユーメラニン濃度 * [0.419, 0.697, 1.37] + フェオメラニン濃度 * [0.187, 0.4, 1.05]
ヘアシェーダーの鏡面反射では、1989年に登場したKajiya-Kayモデルで異方性反射が導入され、2003年に登場したMarschner反射モデルで縦方向と方位角の反射が分離され、その後、2011年のd'Eon et al.の論文でMarschner反射モデルが改良されて「エネルギー保存の法則」を満たすようになった。ヘアシェーダーの拡散反射では、Marschnerベースの反射モデルに近接場の問題があり、1989年に登場したKajiya-Kayモデルの拡散反射が長らく使われていた。2007年に近接場散乱モデルのZinkeモデルが登場した。2016年、Walt Disney Animation Studiosは、鏡面反射のd'Eonモデルと拡散反射のZinkeモデルをベースに改良したChiang et al.の論文を公表した。また、ファー向けのシェーダーモデルも開発された。動物の毛は人毛と異なりメデュラ（毛髄質)が目立つため、それを考慮したYan et al.の論文が2015年に登場し、2017年にはそれを高速化するためのファーモデルが登場した。
スキンシェーダーとは、肌の皮脂膜、表皮 (メラニン層)、真皮 (ヘモグロビン層)、皮下組織の各層の反射・散乱に対応するシェーダーのことであり、一部のレンダラーが標準でこれに対応していた。現在は別の方式に置き換えられている。
「Disney 原則BRDF」には、ベースカラー (アルベド)、メタルネス (金属度)、ラフネス (粗さ)、スペキュラレベル (鏡面反射量) だけでなく、表面下 (サブサーフィス)や異方性 (アニソトロピック)やツヤ (Sheen)やクリア塗装 (クリアコート)も含まれている。しかし、物理ベースシェーディングの実装によっては、それらの幾つかが省略されているものもある。
レイトレーシング導入前の透過には、2次元的なアルファブレンドが用いられていた。レイトレーシング導入後、屈折の再現が可能となった。また、ランベルト・ベールの法則に基づく指数関数的減衰の再現により、半透明における、より正しい体積吸収 (ボリュームアブソープション) の再現が可能となった (なお、ランベルト・ベールの法則は関与媒体が無相関の場合のみ正確となる)。また、位相関数を用いたボリュームレンダリングも行われるようになった (#ボリューム (体積)も参照)。薄いサーフィスにおいては、「表面下散乱による拡散透過」が導入されたほか、屈折にもマイクロファセット理論が導入され、粗い (ラフネスの高い) 表面により拡散された拡散透過および鏡面透過の再現が可能となった。
表面下散乱では1993年、BRDFを表面下散乱へと近似したHanrahan-Krueger BRDFが登場した。2001年、医療物理学向けの手法の応用により、双極子 (Dipole) モデルを用いたBSSRDFベースのレンダリング手法が確立されたものの、多重散乱部分は近似となっていた。2015年、拡散モデル向けに単一散乱および多重散乱の両方を同時に近似したChristensen-Burley拡散プロファイルが登場し、この拡散プロファイルは同年のDisney BSDFでも採用された。しかし、拡散モデルは平らな表面を前提としているために曲率の高い表面でアーティファクトが多く、Disney BSDFでは正確でアーティファクトの少ないPath-traced subsurface scattering (ランダムウォーク方式) も検討され、2017年にDisney子会社のPixarはPath-traced subsurface scatteringの新たなモデルを公開した。このPixarの新モデルはランベルト・ベールの法則よりも正確な非指数関数モデルに基づき、滲み (bleed) パラメータが導入された。
物理ベースレンダリングにおいては、基本的にエネルギー保存の法則を守る必要がある。PBSのシェーダーモデルは、パラメータを変更してもエネルギーが保存されるようになっている。なお、光の相反性については、透過を実装するために使われるBTDFに相反性が無いとされる。
1942年、東京都池袋に生まれる。父は書道学院を経営する書家で、華族の人びとにも教えていた。1945年、東京都西多摩郡霞村（現青梅市）に疎開。1949年、霞村小学校分教場入学。小学5年の時に疎開先から国立市に移転。小学6年になって間もなく肺結核発病し休学・留年。その後もたびたび療養所に入所。1961年、3年遅れで東京都立立川高等学校入学。同じ高校に入学した3歳下の妹と同時入学となる。文芸部に所属し、随筆、童話を書き始める。病気と闘いながら文筆活動をした三浦綾子に傾倒。1967年、共立女子短期大学卒業と同時に、宮内庁東宮職の夫と結婚、神奈川県相模原市に居住。ほどなく長男誕生。1992年、「ランドセル」で日本随筆家協会賞を受賞。翌年、随筆集『巣だちの季節』を上梓。『巣だちの季節』の中から「ランドセル」「赤い靴」が高校入試問題に採用される。1999年、慢性呼吸不全で入退院を繰り返す最中、三浦綾子が死去。これを契機にキリスト教入信。三浦綾子追悼集『燭光』に、「三浦先生が天国に逝かれた一昨年の暮、私は受洗した。未だ先生のように、『病は神がくれた十字架』と思うまでには至らないが、主イエスが十字架上で経験されたお苦しみに比べたら、私の病気など苦しみのうちに入らない、と思えるようになった。」と述べている。