1. Отражения.

Отражение – это случай, когда фотоны отскакивают от поверхности. И это не благодаря микроструктуре поверхности, это благодаря ее атомному строению.

Диэлектрики всегда отражают точно такой по цвету свет, как и тот, что на них светит. Т.е. их отражения всегда "белые", бесцветные, чистые.

Проводники же окрашивают свои отражения.

Но есть редкие исключения, к примеру, атлас.

Тот цвет, в который окрашивают проводники свои отражения, зависит как от типа проводника, так и от угла под которым свет отражается от поверхности. К примеру, свет, падающий на золотую поверхность под большИм углом (скользя по поверхности), окрашивается в желтый не так сильно, как свет, падающий на золотую поверхность перпендикулярно (в лоб).

Зеркальные отражения могут быть:

• Изотропными (isotropic).

• Анизотропными (anisotropic).

Анизотропные отражения вытянуты в направлении перпендикулярно углублению в отличие от равномерных невытянутых изотропных отражений. Вытянуты не только световые блики, но также и отражения окружающих объектов.

Основной вклад в цвет отраженного света (в диффузную часть) вносят подповерхностные эффекты. А поверхностные эффекты зависят от степени шероховатости поверхности: начиная зеркальными и заканчивая диффузными (Lambert - Ламберт) отражениями.

 

BRDF

Bidirectional reflectance distribution function (BRDF) - двунаправленная функция распределения отражений (поверхностных отражений) описывает, как свет отражается или поглощается поверхностью в зависимости от разных углов падения.

Существует три вида BRDF:

• Упрощенная BRDF (без учета трассировки лучей (raytracing – построение хода луча)).

• Гибридная BRDF (упрощенная + raytracing).

• Измеренная BRDF (комплексная, основанная на реальных измерениях).

На момент написания статьи, наиболее популярной была гибридная BRDF, а измеренная BRDF еще не была доступна (простому пользователю). И, несмотря на то, что разработчики рендерера VRay уже создали рабочий прототип измеренной BRDF, но библиотек измеренных данных пока не существует.

Гибридная BRDF обеспечивает более реалистичный результат, чем упрощенная, ну а измеренная BRDF дает еще более реалистичную картинку.

Упрощенная brdf.

Упрощенная BRDF основана на цвете (diffuse) и отражениях.

На ранних стадиях развития КГ трассировки лучей еще не было, а соответственно и не было возможности настройки трассируемых отражений. Вот так возникла идея создания зеркальных световых бликов - фальшивых бликов. Сейчас все больше и больше людей стремятся использовать трассируемые отражения вместо фальшивых CG-бликов, которые понемногу устаревают.

Эта ситуация отлично отражена в 3D-редакторах: каждый современный рендерер обычно комплектуется объемным источником света (area light), который имеет реальное свое отражение (поскольку рендерер действительно может визуализировать трассируемое отражение) и при этом старые источники света не имеют реальных отражений, а только фальшивый зеркальный блик. Но, тем не менее, фальшивые блики все еще полезны.

 

Lambert и Oren-Nayar (Орен-Найар) – это наиболее распространенные упрощенные модели BRDF для цвета (diffuse).