• Lecture17_材料与应用(Materials and Appearances)_GAMES101 课堂笔记


    本节课主要是讲一些前沿知识,理解即可。

    上图是一个图形学中的材料例举,下面介绍一些相关概念:

    第一部分:Material == BRDF

    一、Diffuse / Lambertian

    上图是漫反射( Lambertian)材质,每个出射光线被均匀反射到各个方向上,公式如下:

    此时,brdf= 1/pi(BRDF 的取值范围是 0~1/pi)。albedo 的 取值范围是0~1.

    二、Glossy material

    三、Ideal reflective / refractive material (BSDF)

    BSDF (散射)是 BRDF(反射)、BTDF(折射)的统称。

    四、Perfect Specular Reflection

    对于其计算公式如下:

    从上向下看,入射和折射方向的方位角相反。

    镜面反射应用效果示意如下:

    五、Specular Refraction

    (一)Snell's Law

    为了方便计算相关变量,有 Snell's Law

    (二)Law of Refraction

    其中当 (1-left( frac{eta_i}{eta_t} ight)^2 left(1 - cos heta_i ight)<0)(eta_i > eta_t) (入射介质 > 出射介质的折射率) 时,将不会有折射发生。eg. 全反射情况。

    如下图,在水面下,看见的是一个锥形区域,角度为 97.2°。

    (三)Fresnel Reflection / Term(菲涅⽿项)

    如下图可以看见不同角度观察书,书前的影子表现不同。

    其中光线主要有以下两种情况:

    1. 光线几乎与法线平行 ===> 完全反射
    2. 光线 ⊥ 法线 ===> 光线会穿过去,发生折射现象。
    公式( Formulae)

    第二部分:Microfacet Material

    微表面材料(Microfacet Material)的现象如下图所示,高光区域应该为澳大利亚的沙漠区域,但是通过卫星拍摄的图像确实非常光滑,类似镜面。

    一、Microfacet Theory

    二、Microfacet BRDF

    glossy ==> 所有反射会朝着某一个宏观方向

    diffuse ==> 朝各个不同的方向

    计算公式:

    D(i,o,h)亦为几何项

    D(h):可查询有多少反射朝着出射方向

    只有法线沿着 ‘half vector h' 方向,才能将反射方向到出射方向。

    gressy angle —— 光线与平面几乎平行时,容易发生 shadowing-masking 现象。

    三、Isotropic / Anisotropic Materials (BRDFs)

    各向同性(Isotropic):微表面并没有一定的方向性,或者方向性很弱。

    各向异性(Anisotropic):微表面有方向性,视觉上会有一定的朝向。

    各向异性——应用举例如下:

    四、BRDF 性质



    第三部分:测量 BRDFs

    一、动机

    二、测试举例

    (一)基于图像的 BRDF 测量

    (二)测量仪器:gonioreflectometer

    三、测量过程

    (一)算法步骤

    (二)测量挑战

    (三)表示 BRDF

    (四)BRDF 库

    会有一些存储要求,eg.压缩etc.

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/somedayLi/p/12656928.html
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