湛江网站建设哪家优惠多,网站文章要求,南京专业网站建设,wordpress关闭主循环目录 1 材质和外观
1.1 自然界中#xff0c;外观是光线和材质共同作用的结果
1.2 图形学中#xff0c;什么是材质#xff1f;
1.2.1 渲染方程严格正确#xff0c;其中BRDF项决定了物体的材质
1.2.2 漫反射材质
#xff08;1#xff09;如何定义漫反射系数#xff1…目录 1 材质和外观
1.1 自然界中外观是光线和材质共同作用的结果
1.2 图形学中什么是材质
1.2.1 渲染方程严格正确其中BRDF项决定了物体的材质
1.2.2 漫反射材质
1如何定义漫反射系数
1.2.3 Glossy材质
1.2.4 发生反射和折射的材质-水/玻璃
1反射
2折射
折射snell定律
senll window/circle现象
3菲涅尔项
绝缘体的菲涅尔项
金属的菲涅尔项导体
1.3 微表面材质Microfacet Material
1.3.1 微表面理论
1.3.2 微表面法线的分布情况
1.3.3 微表面模型的强大效果举例
1.4 区分材质的方式各向同性材质/各向异性材质
1.4.1 生活中很多的各向异性的材质
1.4.2 BRDF的性质
1.4.3 如何测量BRDF
1.4.4 如何存储BRDF 1 材质和外观
1.1 自然界中外观是光线和材质共同作用的结果
自然界材质的表现形式一些例子
海浪的通透深度影响颜色 光投到洞穴中会形成一个光柱 头发透过的颜色 布料为什么看上去就是布而不是金属 蝴蝶翅膀鳞片往往没有颜色堆在一起怎么就有颜色了 为什么我们能看到彩虹 寿司的鱼肉质感次表面散射现象。 自然界中的材质成千上万最强的渲染器也只支持40种材质。其中精美的效果其中大部分工作归功于美工用纹理和贴图表现质感。 1.2 图形学中什么是材质
陶瓷表面会上釉这层釉会以镜面反射方式反射一些能量当光进入内部又会发生漫反射所以最终的陶瓷材料是兼具镜面反射和漫反射的。 1.2.1 渲染方程严格正确其中BRDF项决定了物体的材质
BRDF 决定了 物体反射光的方式 决定了 材质
BRDF 材质 1.2.2 漫反射材质 1如何定义漫反射系数
假定空间内任何一个方向进来的光的radiance都一样也就是uniform的那反射出来的光也都是uniform的。
由能量守恒如果一个点不发光又不吸收光物体为白色那么进来的irradiance和出去的irradiance大小相同那么入射光的radiance和出射光的radience也是一样的即 Li Lo。
(irradiance单位面积上的能量 ,radiance在单位立体角且在单位投影面积上的能量)
漫反射的BRDF是个常数。 在上述假设成立的情况下Lo Li 推出漫反射系数 fr 1/pai 。
人们定义prou为反射率albedo它在0-1之间可以是单通道/多通道。再让他除以pai就可以了。fr取值范围就变成了01/pai
这样就定义了一个正确的漫反射的BRDF。
1.2.3 Glossy材质
类似于镜面反射但比镜面反射更粗糙一些。 不同的金属材质又有不同的性质铜会更发红一些左铝会更发白一些右
1.2.4 发生反射和折射的材质-水/玻璃 左图中的玻璃壳既可以看到周围环境色反射又可以看到内部的灰色折射。
右图的紫色从哪里来的
答折射光在玻璃内部传播时有一部分被吸收。
1反射 反射公式有2种不同理解方式
1.用几何关系可以推出入射光出射光、法线之间的关系。
2.左边图从上往下看变成右边图这样的话入射光和出射光在方位角上的朝向正好相反也就是相差。
入射光的两个角度知道了出射光方向就可以由入射光确定了。 完美的镜面反射结果 镜面反射用BRDF写出来不是很容易分布函数的书写涉及到德尔塔函数不过多解释。
2折射 铅笔在水中“折断”
激光通过玻璃后折射过程中发生了平移
三棱镜折射出彩虹
海底美丽的光波纹 - 焦散现象caustic - 光线打到海水凹凸不平的表面被折射到不同的方向某些地方接受到的光线多就形成了更亮的条纹实际上是聚焦的结果。
折射snell定律 定义入射角和折射角和法线的夹角
入射光、折射光的折射率和夹角的正弦乘积相等
入射光、折射光的方位角朝向相反。
这样一来知道入射角、折射率就可以计算出来折射角。
钻石的折射率非常高2.42 计算折射角的余弦值
如果余弦值没有意义根号里的数小于0,即入射介质折射率 折射介质折射率
此时就不能发生折射是一个全反射现象。 senll window/circle现象 人在水底只能看到一个锥形区域。大约为97.2度 BRDF中的R指的是反射
那折射的分布函数好像应该叫BTDF
其实有个统一的叫法BSDF这里的S指的是散射反射和折射都是一种散射。
但一般也不在严格意义上区分。 3菲涅尔项 离桌面越近夹角越小能看到的反射光更多桌面就越亮。
菲涅尔项解释了有多少能量被反射有多少能量被折射。
绝缘体的菲涅尔项
绝缘体的菲涅尔项可视化图体现了如下信息
如果入射光方向与物体表面几乎平行那么几乎所有的光都会被反射。
如果是垂直的话更多能量会直接传过去而不反射。 光线的极化性质很少考虑 金属的菲涅尔项导体
即使是垂直看过去光被反射的也挺多的。
这也就是为什么古时候镜子大都用金属比如银、铜制成。 菲涅尔项到底怎么算
准确的公式已经有了。还有个简化公式Schlick近似。 为什么要介绍菲涅尔项因为要引入一个真正基于物理的材质微表面模型 1.3 微表面材质Microfacet Material
微表面模型啥意思
一片发生在澳大利亚的高光挺完美的大家觉得地球表面不是光滑的但高光如此光滑说明实际上我们从远处看不到物体的细节看到的是总体的效应。 1.3.1 微表面理论
从远处看看到的是外观东西是平的、粗糙的。
从近处看看到的是几何可以看到组成物体的微元每个微元镜面反射。 1.3.2 微表面法线的分布情况
glossy材质微表面的法线几本朝一个方向
diffuse材质微表面的法线朝向非常混乱 然后将这种法线分布抽象成一个分布函数进行一些计算。。。 其中the normal Distribution function, the Fresnel equation and the Geometry function
这个f函数就是微表面的BRDF 1.3.3 微表面模型的强大效果举例
微表面模型是现在的state-of-art模型
微表面模型是一个统称有很多种 1.4 区分材质的方式各向同性材质/各向异性材质
电梯间的内部电梯是被磨过的金属这样会形成奇怪的高光。
这就引出了 各向同性材质微表面方向性很弱
各向异性材质微表面的方向性很强 各向异性材质反应在BRDF上在方位角上旋转后如果BRDF不同了那就是各向异性材质。 1.4.1 生活中很多的各向异性的材质
锅的辐射状高光 尼龙面料 天鹅绒面料 1.4.2 BRDF的性质
BRDF的值非负不会有负能量
BRDF线性性质BRDF可以拆成很多块可以把每个块单独计算然后结果相加。
BRDF可逆性交换入射方向和出射方向的角色得到的BRDF值一样
BRDF的存在不可能让能量变多能量守恒。 各向同性的BRDF可以从四维变三维
所有的BRDF相对的方位角不用考虑正负 模型都是对实际情况的近似测量出的BRDF才是真实的BRDF 1.4.3 如何测量BRDF
对于某个观测点改变光源位置和拍照位置穷尽所有的组合对。 实际的测量工具展示图片 关于BRDF的测量也是现在研究改进的热点 1.4.4 如何存储BRDF MERL BRDF库 这个项目测量了很多不同的各向同性材质每个材质做90*90*180次测量然后进行压缩讲结果存储到三维数组中。
