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Maya的Arnold的镜面BRDF(双向反射分布函数)
栏目分类:Maya教程   发布日期:2019年04月30日 10:56:41   浏览次数:


本教程探讨了标准曲面着色器中的各种Specular设置

BRDF

双向反射分布函数(BRDF)通过指定相对于表面法线从一个方向入射到另一个方向的辐射量来描述表面的反射特性。 

物理上可信的BRDF的主要特征是入射和反射方向之间对称性(亥姆霍兹互易性),并且给定入射辐射方向的总反射功率小于或等于入射光的能量nergy c)保存)。

镜面BRDF模型取决于视图,并且可以考虑掠射角处的各向异性和菲涅耳效应。阿诺德使用Cook-Torrance BRDF。

 

撞击表面的光线称为入射光线,它撞击的角度称为入射角(如下图所示)。反射回来的光能必须小于或等于进入表面的光(我们不能“添加”光)。在表面上,光线被反射或折射,并且最终可被任一介质吸收。 

入射角,入射角和反射光

入射角,入射角和反射光

 

反射正常

 

菲涅尔效果是法国物理学家奥古斯丁·菲涅耳谁首先描述了它的名字命名。该效果表明表面上的反射强度取决于视角在掠射角处观察的表面上的反射量增加。

标准曲面着色器中的IOR大于1时,对象的反射率将取决于视图,并且遵循菲涅耳方程式。标准表面着色器使用菲涅耳公式的石里克近似,并且可以通过使用该材料的IOR来控制。在低值时,材料表现为完美的电介质,如塑料。具有更高的值,材料变成近乎完美的导体或金属表面。

菲涅耳以某种形式存在于所有材料中,是玻璃和水的最常见的例子。 下面的例子显示了菲涅耳对木桌的影响。注意当相机的视角变浅时,桌子上的反射看起来更具反射性。

镜面BRDF相对于视图方向的变化

镜面BRDF相对于视图方向的变化

在下面的示例中,多维数据集具有分配给使用IOR 标准曲面着色器。菲涅尔效应是可见的。相机的视角变浅时,镜面光泽反射看起来更亮

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Micro-Facet表面

Cook-Torrance是基于Micro-facet模型的微小面BRDF

这些模型认为表面不是非常光滑,并且由许多非常小的小平面组成,每个小平面都是一个完美的镜面反射器。

这些微平面具有垂直于近似光滑表面的法线分布的法线。微平面法线与光滑表面法线的不同程度由表面粗糙度决定。

下面的动画显示了表面粗糙度如何影响镜面反射。

 

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在下面的示例中,您可以看到当曲面变为“凹凸不平”或“粗糙”时,镜面反射会出现拉伸。

在下面的示例中,您可以看到当曲面变为“凹凸不平”或“粗糙”时,镜面反射会出现拉伸。

 

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各向异性和粗糙度

各向异性材料的一个例子是沥青混凝土。这种效果在潮湿路面上很明显。请注意,湿表面看起来更暗,更明亮。当您离表面很远时,拉伸的各向异性反射在地面上更明显。但是,当您靠近时,由于视角的变化,拉伸的反射会变小。各向异性高光大小取决于视角。

 

 

干燥,弥散的路面与潮湿的各向异性路面

 

下面的示例动画显示了使用各向异性(0,0.5,1)时镜面粗糙度的影响。粗糙度值已经从0到1动画以证明效果。

  

各向异性值从左到右:0,0.5,1

 

各向异性的例子

下图显示了地板表面有和没有各向异性的渲染之间的差异两个着色器的粗糙度都设置为0.2。

 


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