回歸渲染本質(zhì)——物理光學(xué)原理

趁著工作外閑暇，學(xué)習(xí)Vray充充電已有1個(gè)禮拜。想想當(dāng)初的兩個(gè)幼稚求助帖，很是搞笑，讓人想幫都無(wú)處入手啊。

    幾天實(shí)踐下來(lái)，初步掌握了一些渲染技巧。但是越往里研究，越發(fā)現(xiàn)自己物理基礎(chǔ)的薄弱，因?yàn)閂ray的渲染都是建立在發(fā)射、散射、反射、折射等等光學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上。所以趕緊從網(wǎng)上搜索各種資料，來(lái)補(bǔ)充不足。不能理解這些基本原理，永遠(yuǎn)只能是渲染的門(mén)外漢。我覺(jué)得那些渲染界高人，至少也可算得上是半個(gè)物理光學(xué)工程師了。也難怪世界上那么多建筑設(shè)計(jì)師，往往又是出色數(shù)學(xué)家。

    同時(shí)也希望，論壇內(nèi)的高人以后在幫我們釋疑時(shí)，不僅是指出軟件參數(shù)的不對(duì)，也可以從這些基本面去告訴大家為什么參數(shù)是這么設(shè)置的，所謂授人以魚(yú)，不如教人以漁。

常見(jiàn)名詞：
1. 放射——由一點(diǎn)向四外射出。例子：太陽(yáng)的光向四面放射熱量。
2. 反射——光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來(lái)物質(zhì)中的現(xiàn)象
　　理解光的反射定律
　　1）在反射現(xiàn)象中，反射光線，入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)
　　2）反射光線，入射光線分居法線兩側(cè)
　　3）反射角等于入射角
　　可歸納為：“三線共面，兩線分居，兩角相等”
3. 漫反射——詳見(jiàn)百度百科 http://baike.baidu.com/view/43946.htm
4. 折射——詳見(jiàn)百度百科 http://baike.baidu.com/view/462574.htm

下面是一篇國(guó)外論壇的精彩轉(zhuǎn)帖，很是強(qiáng)悍！
[size=85%]
[size=85%]引言

[size=85%]　　CGTALK上的另一篇精彩帖子，已經(jīng)由hammerbchen翻譯，由于此帖討論過(guò)于深?yuàn)W，特將譯文重新整理，并將重點(diǎn)科學(xué)理論標(biāo)紅，CG用戶建議行為標(biāo)橙，原貼地址[size=85%]http://forums.cgsociety.org/showthread.php?f=21&t=650761[size=85%]，整理譯文如下。

[size=85%]　　渲染效果要真實(shí)，除了燈光、GI參數(shù)設(shè)置外，材質(zhì)設(shè)置也是非常重要的因素，材質(zhì)主要通過(guò)不同的Shaders（明暗器）來(lái)模擬真實(shí)世界的光影變化，在CGTalk中，《The Science Of CG》這篇帖子對(duì)材質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的深度討論，同時(shí)也涉及到RAW格式與光譜算圖。在這篇帖子中，烏克蘭網(wǎng)友mister3d與playmesumch00ns提供了很棒的討論與插圖。
[size=85%]Dtox提到：
　　在同類標(biāo)題的帖子中，都沒(méi)有進(jìn)行真正深入討論，即使網(wǎng)友的回復(fù)都是有益的，但并沒(méi)有給任何人真正討論方向。有位網(wǎng)友想知道光是如何運(yùn)行的，這樣一來(lái)他可以將光的理論套用到軟件中。我認(rèn)為這是每個(gè)都想知道的，也是應(yīng)該知道的。大多數(shù)的答復(fù)是“去學(xué)習(xí)一下藝術(shù)理論”或“管他的，只要調(diào)整參數(shù)看起來(lái)像，就對(duì)了”。雖然這樣說(shuō)有其原因，但我還有更中庸的做法。學(xué)習(xí)傳統(tǒng)藝術(shù)能夠更了解CG原理，但理論與實(shí)際之間還有其他的灰色地帶，尤其是關(guān)于打燈照明技術(shù)上。
　　光符合物理法則，如果了解這些物理學(xué)，調(diào)整CG光線時(shí)就夠能得心應(yīng)手。例如“平方反比定律”并不只適用于光線，在CG世界中，也可以應(yīng)用在照明技術(shù)。平方反比定律是指物體與光線的距離每增加一倍，光照強(qiáng)度就是原來(lái)的四分之一。
　　如果是剛接觸CG照明，并希望得到真實(shí)的渲染效果，掌握一定的物理學(xué)很重要，就我個(gè)人而言是對(duì)物理學(xué)是非常感興趣的。

[size=85%]Cryptosporidium回復(fù)：
　　我喜歡用“物理正確”的方式去做燈光照明。但只有極少數(shù)人關(guān)心物理學(xué)，而大絕大部分的電影制作會(huì)從藝術(shù)的角度來(lái)調(diào)整光線，無(wú)論物理上正確與否，而且導(dǎo)演要的東西常常都不是物理精確的效果。有趣的是，如果真的用所謂的物理精確的參數(shù)去計(jì)算CG照明，算圖時(shí)間可能會(huì)在百萬(wàn)年后才會(huì)計(jì)算完（reach astronomic values）。也許這也是為什么這樣的帖子沒(méi)有受到足夠的重視，但了解物理學(xué)可以幫助您的工作。
[size=85%]Mister3d回復(fù)：
　　大多數(shù)用戶是隨意控制參數(shù)而不是依循物理法則，一旦了解算圖物理學(xué)后，這些觀念將在腦海中根深蒂固，重要的是能套用到任何一種渲染器中。
　　Retracing（光線追蹤）是以物理為基礎(chǔ)（模擬光的行為，但其實(shí)不是物理精確的計(jì)算），所以其實(shí)需要學(xué)的是物理學(xué)而不只是CG照明。要掌握CG照明知識(shí)也不僅需要學(xué)習(xí)傳統(tǒng)照明和CG照明技術(shù)，同時(shí)也需要考慮到材質(zhì)和相機(jī)的參數(shù)。

[size=85%]　　CG照明分有直接照明和間接照明的區(qū)別，前者是指光線打在物體表面就停住了，并沒(méi)有光線的反彈，而這種情況并不會(huì)發(fā)生在真實(shí)世界。
　　[size=85%]我認(rèn)為能量守恒定律可應(yīng)用到任何反射材質(zhì)上，這個(gè)反射數(shù)值不能超過(guò)光源的強(qiáng)度，所以反射光線會(huì)比原始光線暗，同時(shí)光線是以平方反比做衰減。
　　當(dāng)光線打到物體表面可能會(huì)發(fā)生吸收、反射、折射（或不完全折射）。反射或折射有可能是漫射性或高光性質(zhì)（Specular）。

[size=85%][size=85%][size=85%][size=85%]

[size=85%]　　如果光線在漫射性質(zhì)的表面反射則會(huì)發(fā)生混色現(xiàn)象（color-bleeding）。
　　如果光線在Specular的表面反射則會(huì)發(fā)生Reflect Caustics（反射焦散）現(xiàn)象。
　　如果光線穿透折射物質(zhì)則會(huì)發(fā)生Refract Caustics（折射焦散）現(xiàn)象。
　　如果光線被物質(zhì)表面吸收并產(chǎn)生些diffused refraction（微漫射折射），則會(huì)發(fā)生Sub-Surface Scattering（次表面散射）現(xiàn)象。吸收光是漫射折射外加漫射屬性，這種現(xiàn)象以皮膚為例就是由水和肉構(gòu)成，因此會(huì)同時(shí)有散射與折射的性質(zhì)。
　　除此之外，[size=85%]還有就是Caustics Dispersion of Refraction（焦散散射折射）現(xiàn)象，這種現(xiàn)象相當(dāng)罕見(jiàn)，比如鉆石，看起來(lái)就是彩色的折射。

　　光源可能距離非常遙遠(yuǎn)，這種情況我們就不使用平方反比定律（但據(jù)我理解，還是有衰減現(xiàn)象，為了計(jì)算方便不考慮衰減，否則就需要將光源放在億萬(wàn)英里遠(yuǎn)的距離，就好像太陽(yáng)到地球的距離一樣，所以只好省略這類光源的平方衰減性質(zhì)），當(dāng)光源不亮也不遠(yuǎn)，可以套用平方衰減定律。如此就得出一個(gè)非常重要的觀念——場(chǎng)景單位的重要性，因?yàn)楣獾乃p和光源所在的空間尺度有關(guān)，而且光線陰影的銳利度受到光源大小所影響。
　　有一個(gè)定律是說(shuō)：反射優(yōu)先于漫射，而折射優(yōu)先于反射。這表示，如果有一個(gè)如果金屬之類的強(qiáng)烈反射材質(zhì)，幾乎是看不到漫射效果，因此，100%=0%的漫射。100%的折射情況下能看到一點(diǎn)反射效果，但是漫射則完全看不到（這時(shí)漫色設(shè)置為黑色最好）。
　　所有的物質(zhì)都會(huì)反射，已知物種中反射率最低的物質(zhì)也有0.045的反射率，大部分的物質(zhì)表面具有漫射性的反射，鏡面反射則很少見(jiàn)。由于任何物質(zhì)表面都有許多microfaceted（微小的結(jié)構(gòu)面），而這些結(jié)構(gòu)不容易被肉眼觀察出來(lái)，如果是鏡面反射的話，微表面產(chǎn)生的反射射線是往同一個(gè)方向，漫射反射則是由表面產(chǎn)生的反射方向是多方向得來(lái)的。
　　這個(gè)世界上有兩種類型的材質(zhì)：金屬和其他材質(zhì)。所有材質(zhì)都會(huì)有Fresnel（菲涅爾）反射效果，所以，每次都應(yīng)該套用這樣的反射類型。Fresnel實(shí)際上并不是簡(jiǎn)單的衰減曲線效果，一開(kāi)始是緩曲線，然后在端點(diǎn)的地方有陡峭的線段。而金屬有更加突出的反射屬性，漫射建議設(shè)置為黑色，因?yàn)檫@時(shí)反射是優(yōu)先計(jì)算的。
　　只有金屬會(huì)有彩色的反射效果，因此，如果需要制作任何非金屬的反射效果，只會(huì)是黑白反射而已。這里反射光看起來(lái)有顏色，是因?yàn)樗鼈兎瓷漕伾?，而不是因?yàn)椴馁|(zhì)將反射光線染色。因此，當(dāng)使用黑白的貼圖在材質(zhì)上時(shí)，反射光只會(huì)反射光源的顏色，換句話說(shuō)也就是說(shuō)只有金屬材質(zhì)會(huì)將反射光著色，而其他材質(zhì)不會(huì)。
　　還有一個(gè)數(shù)值：反射折射率和折射反射率，這兩個(gè)數(shù)值一定相同，可以在各種參考資料中查到真實(shí)世界各種事物的具體數(shù)值，這些數(shù)值會(huì)控制物體反射/折射的效果，同樣的數(shù)值在導(dǎo)電物質(zhì)上只是會(huì)稍微亮一點(diǎn)。
[size=85%]Playmesumch00ns回復(fù)：
　　景深發(fā)生的原因，是因?yàn)橥哥R的聚焦光線來(lái)自于一個(gè)圓錐的頂點(diǎn)投射到底片盒，這個(gè)圓錐的長(zhǎng)度與物體到相機(jī)的距離，和鏡頭在相機(jī)中的位置有關(guān)。如果底片沒(méi)有恰好擺在這個(gè)圓錐的頂點(diǎn)位置，則圓錐與底片會(huì)形成一個(gè)圓形的交錯(cuò)（the circle of confusion），這就是為何當(dāng)3D的點(diǎn)投射到底片時(shí)會(huì)變成圓形，而且影像會(huì)變得模糊。
　　對(duì)于mister3d的回復(fù)，我想糾正一下，材質(zhì)只有金屬和非金屬兩種類型的定義并不準(zhǔn)確，這兩種類型應(yīng)該是指導(dǎo)電材質(zhì)和非導(dǎo)電材質(zhì)，[size=85%]當(dāng)然在大多數(shù)情況正常可以理解為金屬和非金屬。而且當(dāng)光子打到物體表面時(shí)，會(huì)發(fā)生吸收、反射和穿透三種現(xiàn)象。

　　1．吸收
　　吸收是光能轉(zhuǎn)化為熱能，并逐漸消失，當(dāng)然這不是真的消失了，但在渲染時(shí)并不需要關(guān)心熱能。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，表示任何材質(zhì)都不該有100%的反射屬性，如果你想制作真實(shí)的材質(zhì)效果。
　　2．反射
　　反射描述光線從表面反彈的過(guò)程。實(shí)際的光子反彈方向是受到物體表面的microgeometry（細(xì)微幾何結(jié)構(gòu)）影響。非常光滑的表面會(huì)產(chǎn)生完全相同的反射方向，就像鏡子一樣，如果是非常粗糙的表面就會(huì)產(chǎn)生散射光，往各個(gè)方向反彈。我們把平滑表面所產(chǎn)生的反射稱為Specular Reflection（高光反射），從粗糙表面產(chǎn)生的反射稱為Diffuse Reflection（漫反射），介于兩者之間的反射稱為Glossy Reflection（光滑反射）。
　　非導(dǎo)電材質(zhì)的反射總是與光源顏色相同，所以產(chǎn)生的反射是白色的，而導(dǎo)電物質(zhì)則會(huì)讓反射的光線帶有顏色。導(dǎo)電物質(zhì)會(huì)反射出怎么顏色的反射光線是根據(jù)材質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與光線的入射角度有關(guān)。例如光線撞擊到黃金表面，比較淺的入射角所產(chǎn)生的黃色會(huì)比直接打到黃金表面的光線顏色不容易察覺(jué)。
　　3．Transmission（穿透）
　　[size=85%]光線穿透到物質(zhì)內(nèi)部就是折射，改變了光線的運(yùn)動(dòng)方向，確切的光線折射方向是根據(jù)材質(zhì)的折射率以及光線的入射角決定的。表面的microgeometry可能會(huì)導(dǎo)致光線往多個(gè)方向分散運(yùn)動(dòng)，就好像Diffuse Reflection或Glossy Reflection那樣，這樣可造成如磨砂玻璃產(chǎn)生的霧效果。
　　只有Dielectrics（非導(dǎo)電物質(zhì)）可以被光線穿透，光線的穿透或是反射是根據(jù)入射角和物體的直射率決定，菲涅爾方程式可以作為解釋這個(gè)現(xiàn)象的模型?；旧瞎饩€直接垂直打到物體表面會(huì)穿透過(guò)去，但是低的掠射角就會(huì)大部分產(chǎn)生反射。

　　上述現(xiàn)象只有其中之一會(huì)發(fā)生在光子與物體接觸的互動(dòng)中，但數(shù)學(xué)模型可能會(huì)導(dǎo)致難以想象的數(shù)值，因此，在處理光線反應(yīng)數(shù)學(xué)模型時(shí)，建議控制不同比例的光子做不同的反應(yīng)。如金屬可能反射50%的光子，并吸收剩下的50%，而玻璃有可能90%的光子會(huì)穿透，5%反射，并吸收其余的光子。
　　整個(gè)反射規(guī)則遵循、反映了能量守恒定律，所以反射的光子不應(yīng)該大于入射的光子數(shù)目，而這種條件在大部分的渲染器中是很難設(shè)定的。常見(jiàn)的做法是采用相加層式的BRDF，在明暗器里的漫射與高光反射總和不能大于1，這樣也才符合物理規(guī)則。當(dāng)然，材質(zhì)真正運(yùn)作方式不會(huì)按真正的材料方式行事，但這種做法讓數(shù)學(xué)式更容易處理。據(jù)我所知，只有Maxwell和Fryrender渲染器具有這樣的參數(shù)。
　　當(dāng)光線穿透到物質(zhì)當(dāng)中時(shí)，就會(huì)發(fā)生Sub-Surface Scattering（次表面散射）現(xiàn)象，光子會(huì)在物體內(nèi)部彈跳。光線在內(nèi)部相互作用會(huì)造成一些能量被吸收，通常是不同波長(zhǎng)的光線，因此，當(dāng)光線最終彈出去時(shí)，顏色會(huì)比較暗而會(huì)帶有某些顏色。只有非導(dǎo)電物質(zhì)才會(huì)發(fā)生該現(xiàn)象，這是唯一一種情況非金屬物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生有顏色的反射。所以，每次當(dāng)看到一個(gè)彩色的物體，而這個(gè)物體不是金屬，光線是穿透到物體內(nèi)部，在內(nèi)部反彈，過(guò)程中產(chǎn)生有顏色的光線，然后最后又彈出物體。
Mister3d回復(fù)：
　　關(guān)于漫射，我不知道是不是有物理學(xué)上的根據(jù)，但除非是被折射或折射優(yōu)先計(jì)算（假設(shè)漫設(shè)是黑色的），漫射數(shù)值應(yīng)該在20%～80%的亮度范圍內(nèi)，這樣的設(shè)定能產(chǎn)生更好的照明效果，不會(huì)有過(guò)度曝光或是過(guò)黑的問(wèn)題。

[size=85%]　　[size=85%]高光反射時(shí)會(huì)產(chǎn)生Isotropic（同向性反射）或Anisotropic（異向性反射）不同的類型，Anisotropic光線與物體表面凹槽垂直的方向作反射，而Isotropic則均勻分布的。

[size=85%]　　談到攝影機(jī)，有曝光、運(yùn)動(dòng)模糊、景深、白平衡等效果，但其他效果主要是鏡頭造成的。曝光是指底片在光線底正常曝露多久，時(shí)間越久，曝光較亮，曝光是由f-number、快門(mén)速度和ISO控制。
　　運(yùn)動(dòng)模糊是因?yàn)榭扉T(mén)打開(kāi)足夠長(zhǎng)的時(shí)間使運(yùn)動(dòng)物體在底片上留下痕跡。
　　景深大多由f-number控制，但也受到Film Gate影響，對(duì)寫(xiě)實(shí)渲染效果非常重要，如macroshootion。
　　每個(gè)光源多少會(huì)有顏色（Color Temperature），但眼睛所看到的并不真實(shí)，當(dāng)我們觀看光源時(shí)，人眼很快會(huì)適應(yīng)訨你誤以為看到的是白燈，而白平衡是在白色的光源變得更藍(lán)，藍(lán)的顏色變得更紅。

[size=85%]

[size=85%]　　如何使用CG軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些物理效果，是很難的問(wèn)題，當(dāng)然，還必須考慮到屏幕的影響，必須還需要一個(gè)適當(dāng)?shù)男Ｉ浖?，包括色溫和伽瑪校正，可參?jiàn)[size=85%]http://forums.cgsociety.org/showthread.php?f=2&t=188341[size=85%]，如果想制作物理寫(xiě)實(shí)的算圖效果，就必須要控制這些參數(shù)，最后是通過(guò)渲染器實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，無(wú)論是利用先進(jìn)的算法或是非物理算法來(lái)計(jì)算。
　　以上是基本解釋。

[size=85%]Playmesumch00ns回復(fù)：
　　真實(shí)世界中，最反光的材料是Spectralon，可以反射大約90%的入射光，基本接近Lambertian的方式反射，而一張白皮書(shū)的反射率大約有80%。反射率最低的材料是Iirc，大約只有3%的反射，當(dāng)然在實(shí)驗(yàn)室只可以會(huì)有1%或更低反射率的物質(zhì)。

Mister3d回復(fù)：
　　感謝Playmesumch00ns，你的解釋比我更準(zhǔn)確。然而，我想提一下光線分布方式，在現(xiàn)實(shí)生活中的光線會(huì)擴(kuò)散，因此，對(duì)于聚光燈來(lái)說(shuō)很少能看到尖銳的陰影，但在3D軟件中制作聚光燈時(shí)，通常有1\1的聚光和衰減比率，但正確的比率應(yīng)該是1\10。

　　還有一點(diǎn)就是空氣透視效果，距離越遠(yuǎn)的物體顏色會(huì)比較昏暗，是因?yàn)榭諝夂行☆w粒的灰塵，如果要表現(xiàn)物理真實(shí)的室處場(chǎng)景就要考慮到這點(diǎn)。

　　色溫規(guī)則對(duì)我來(lái)說(shuō)沒(méi)有任何規(guī)則，主要有兩種色溫表示方式：Kelvins和Lumens。但如果調(diào)整過(guò)程中，應(yīng)該依據(jù)感知顏色而不是數(shù)據(jù)，一般情況正常，室外光亮度比室內(nèi)亮很多，而且光源會(huì)有顏色。某些藝術(shù)家不使用任何有顏色的光源，是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為眼睛會(huì)快速適應(yīng)有色源，并視為白色，但是用像機(jī)拍照時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不是這樣（除非設(shè)定了白平衡）。重要的是，顏色會(huì)影響心情，在電影制作過(guò)程中也使用有顏色的底片，所以為了表面戲劇性的畫(huà)面最好研究顏色的心理學(xué)。

Thev回復(fù)：
　　Playmesumch00ns你的說(shuō)法有點(diǎn)過(guò)時(shí)了，最新的渲染器其實(shí)已經(jīng)強(qiáng)制設(shè)定了能量守恒的效果，用戶根本不需要手動(dòng)去設(shè)定，包括VRay和mentalray渲染。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　Thev，我說(shuō)的是這些渲染器的反射數(shù)學(xué)模型，就我所知它們用Schlick BRDF為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型，不同的是，它們只有1個(gè)異向反射模型，而且這個(gè)反射模型可以表現(xiàn)由Lambertian漫射到完美高光之間的連續(xù)變化狀態(tài)。因此，它們能比Blinn、Phong表現(xiàn)出更符合真實(shí)的世界的效果。

　　老式的Diffuse+Specular著色做出來(lái)的效果其實(shí)也不錯(cuò)，因?yàn)榇蟛糠值某Ｒ?jiàn)物質(zhì)都是有分層，如油漆、塑料。這類材質(zhì)，具有漫射層，這個(gè)漫射層被高光層所覆蓋（如油漆、塑料等）。

Thev回復(fù)：
　　目前還沒(méi)有一個(gè)解析BRDF數(shù)學(xué)模型，可以準(zhǔn)確地表示世界上所有的材質(zhì)，Cook-Torrance數(shù)學(xué)模型相當(dāng)接近這個(gè)目標(biāo)，但已采樣的觀點(diǎn)來(lái)講不是很好用，最好的方法是測(cè)量出來(lái)的BRDF數(shù)據(jù)，但即使這樣，通常也需要一些近似值與某些假設(shè)。

Mister3d回復(fù)：
　　還有一個(gè)因素，涉及硬表面模型，但是與照明有關(guān)的，那就是Fillets（倒圓角），物體的倒圓角可以在高光燈光底正常強(qiáng)化模型的表現(xiàn)，但要考慮倒圓角的實(shí)際尺寸。

　　前面已經(jīng)提到過(guò)，所有的物體在某種程度上都有反射的屬性，因此，如果你要表現(xiàn)寫(xiě)實(shí)的效果，記得把所有的材質(zhì)都應(yīng)用菲涅爾反射設(shè)定，沒(méi)有例外。
　　反射對(duì)于表現(xiàn)真實(shí)計(jì)算是第二重要的（第一是全局照明），下面的圖示可以說(shuō)明反射與沒(méi)反射的差別。

　　然而，現(xiàn)實(shí)世界中，反射大多是模糊的，而不是像鏡子一樣。跟銳利和柔和的概念類似，每次都使用柔和陰影就不會(huì)出大差錯(cuò)了。

　　這是一個(gè)深入的話題，但真實(shí)照明仍然很重要，在非常亮的影像中可能過(guò)于飽和，這樣并不正確，在真實(shí)的照片中暗部的地方表現(xiàn)是飽和的，但明亮的地方應(yīng)該不略差一些。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　所有我見(jiàn)過(guò)不同的BRDF都能符合測(cè)量數(shù)據(jù)，采用的是多重Lobes數(shù)學(xué)模型，但這不是CG用戶想要花時(shí)間去調(diào)整的參數(shù)。

　　當(dāng)說(shuō)Maxwell和Fryrender的BRDF模型在概念上比較好的原因是：在真實(shí)世界里面真的會(huì)有Lambertian模組外加上高光Lobe的情況嗎？我認(rèn)為Maxwell與Fryrender的數(shù)學(xué)模型更具吸引力，因?yàn)樗鼈兏奖氵M(jìn)行藝術(shù)性的調(diào)整。

Mister3d回復(fù)：
　　在我的回復(fù)中，對(duì)CG科學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明，如果需要更深入的資訊，建議購(gòu)買(mǎi)相關(guān)書(shū)籍，介紹了所有關(guān)于物體材質(zhì)、照明等信息。地址：http://www.amazon.com/Langfords- ... 8159&sr=8-1。

Mister3d回復(fù)：
　　我并不想新開(kāi)一帖，所以直接在這里提出。當(dāng)你們?cè)O(shè)置材質(zhì)時(shí)，特別是Shaders，你會(huì)用怎樣的方法去設(shè)定，是用物理精確的方式嗎？也就是說(shuō)，會(huì)用實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定材質(zhì)。或者搜索大量的參考資料，僅憑肉眼觀察來(lái)重建真實(shí)世界的材質(zhì)？我把這種方法稱為Shoot from the hip（從后拍照法）。

Cryptosporidium回復(fù)：
　　當(dāng)制作材質(zhì)，我通過(guò)眼睛觀察真實(shí)世界的材質(zhì)效果，盡量讓材質(zhì)的視覺(jué)效果與真實(shí)世界接近，不見(jiàn)得使用物理精確的數(shù)值。

BulletProof回復(fù)：
　　我同意，我只用物理值當(dāng)作概括的輪廓，然后微調(diào)參數(shù)達(dá)到需要的效果，這個(gè)效果不一定是寫(xiě)實(shí)的。

Mister3d回復(fù)：
　　我使用Maxwell和Fry進(jìn)行渲染，這兩個(gè)渲染器使用比較物理精確的方法設(shè)定材質(zhì)，老實(shí)說(shuō)，當(dāng)修改材質(zhì)時(shí)預(yù)測(cè)最后的效果感覺(jué)會(huì)比較好。而VRay或Finalrender里則沒(méi)有這樣的邏輯。

Cryptosporidium回復(fù)：
　　我在制作電影特效時(shí)，大部分都用XSI或mentalray，更準(zhǔn)確的說(shuō)，能用物理精確的渲染器很好，我也總是盡可能的使用這類渲染器，但現(xiàn)實(shí)的情況是，導(dǎo)演會(huì)告訴你那邊太暗，那邊應(yīng)該要多一點(diǎn)反射，你不可能跟導(dǎo)演說(shuō)那樣改的話就違反物理定律，因?yàn)槲抑牢覀冃枰^眾注意，或需要更好的構(gòu)圖，因?yàn)槲覀兪窃谧鏊囆g(shù)（至少?gòu)哪承┙嵌瓤磥?lái)），我們應(yīng)該把可信度和視覺(jué)效果作為目標(biāo)，而不僅是物理精確。
　　在大部分情況正常，寫(xiě)實(shí)主義通常沒(méi)有吸引力，缺少藝術(shù)感，結(jié)果就是無(wú)聊。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，只有必要的時(shí)候才會(huì)往藝術(shù)感的方向調(diào)整，用正確的參數(shù)算圖（盡可能的達(dá)到物理與數(shù)學(xué)精確），結(jié)果比較可以預(yù)期。如果一味的使用藝術(shù)角度來(lái)調(diào)整材質(zhì)，很容易產(chǎn)生難以收拾的結(jié)果。此外，如果你不用正確的方式調(diào)整材質(zhì)，往往是怪誕或是支離破碎的渲染結(jié)果，特別是多名設(shè)計(jì)師共同合作是更為重要。

Moidphotos回復(fù)：
　　我想要問(wèn)的是所謂的Spectral Rendering（光譜渲染法），利用一個(gè)比可見(jiàn)光更大的能量范圍來(lái)表現(xiàn)傳統(tǒng)的RGB通道。Mental ray支持該方法，但我沒(méi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，我聽(tīng)說(shuō)mental Images的某位員工幫他們的客戶成功建立了Spectral Shaders（光譜材質(zhì)），使他們以18位顏色通道處理影像，讓材質(zhì)表現(xiàn)出不同光線，如能夠表現(xiàn)紅外線對(duì)材質(zhì)的影響。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　Spectral Rendering通常指的是對(duì)球員可見(jiàn)光譜的采樣，如果沒(méi)記錯(cuò)的話是在380nm～780nm，通常比典型的RGB色彩更為細(xì)致。

　　散射會(huì)造成不同波長(zhǎng)的光產(chǎn)生不同程度的折射，造成了彩虹一樣的效果，在維基里有詳細(xì)的介紹http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_(optics)。

Dtox提到：
　　在Cinema4D中，基本材質(zhì)有一個(gè)選項(xiàng)，稱為Dispersion（反射的散射），我一直認(rèn)為散射會(huì)讓反射變得模糊，現(xiàn)在才知道這根本就不影響透明度。其實(shí)散射效果很不明顯，所以在不懂原理的情況正常，我通常避免使用。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　根據(jù)不同需求，如果項(xiàng)目是全CG燈畫(huà)的，每盞燈的強(qiáng)弱控制性就對(duì)色溫調(diào)整很重要，如果想要讓CG色彩與真實(shí)底片顏色吻合，實(shí)際根本沒(méi)有意義，因?yàn)橥ǔ５灼某鰜?lái)的顏色很少能與真正的顏色樣。

　　使用Maxwell的最大優(yōu)點(diǎn)是它很方便，因?yàn)橛跋裨谡嬲敵銮熬鸵呀?jīng)調(diào)過(guò)色了，所以確實(shí)的數(shù)據(jù)沒(méi)有意義。

Dtox回復(fù)：
　　Maxwell實(shí)際在輸出時(shí)會(huì)階調(diào)映射，如果渲染存成RAW格式也許會(huì)更好，會(huì)有更多的參數(shù)可以控制，并可以使用Adobe cameraRAW那樣控制影像文件，能夠輕松的調(diào)整白平衡、色溫、燈光類型等。

Playmesumch00ns回復(fù)：
　　也許存在OpenEXR格式更好，可以有額外的資料處理，最好是有一天電影將用數(shù)碼底片，然后直接輸出成Linear exr。
　　Photoshop的很多功能不支持浮點(diǎn)影像，但可以借由切換Bit Depth（位元深度）來(lái)使用。

Dtox回復(fù)：
　　切換Bit Depth（位元深度），會(huì)喪失使用EXR格式的優(yōu)點(diǎn)。

Bt3d回復(fù)：
　　修圖最好盡量用高位元深度來(lái)操作，如色階，曝光控制等，除非要使用某些高位元深度不支持的濾鏡才切換到低位元深度模式。

Stew回復(fù)：
　　將渲染圖像輸出為RAW格式不會(huì)有什么優(yōu)勢(shì)，RAW只有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是直接儲(chǔ)存相機(jī)的感光源件的原始資料。將渲染的圖存儲(chǔ)為RAW格式和相機(jī)輸出的RAW格式非常不同，如果將渲染圖轉(zhuǎn)換為類似的相機(jī)RAW格式，很可能降低圖像質(zhì)量。

　　此外RAW根本還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，不同品牌的相機(jī)有不同的RAW格式，甚至同一品牌的不同型號(hào)也有不同的RAW格式解算方式，RAW并不直接儲(chǔ)存影像資料，只是儲(chǔ)存感光原件的原始數(shù)據(jù)而已。順便OpenEXR能滿足目前常見(jiàn)的數(shù)碼工作流程。

真的是很深?yuàn)W，留下來(lái)慢慢研究！:D

我也一樣的，看不懂沒(méi)關(guān)系，慢慢看咯，理論與實(shí)踐結(jié)合。
但是我認(rèn)為這是個(gè)方向性的東西，要渲染登堂入室，吃透這些理論不可少。

沒(méi)必要，那么研究。

物理學(xué)在VFS還是很缺乏的
這是我用V-Ray For Sketchup7 1.05模擬出雷射光的路徑

很棒啊，怎么能做到呢？

這個(gè)東西了解下就行了吧
沒(méi)必要吃太透

是的，了解一下就好
能吃得多透，視自身水平而定。

:-s 都搞懂那就爽了

6# chenkl


最近在沒(méi)看帖子。我認(rèn)為VFS的運(yùn)算機(jī)理是在物理光學(xué)的基礎(chǔ)上，而且只是非常簡(jiǎn)單光學(xué)應(yīng)用。因?yàn)槿绻獓?yán)格按照各種光學(xué)法則去運(yùn)算，一張圖也要算個(gè)幾百萬(wàn)年。。。。

很值得深究的  感謝樓主分享

很值得深究的  感謝樓主分享

學(xué)習(xí)了 ?。。。?！

VFS也有這么多學(xué)問(wèn)啊，領(lǐng)教了

學(xué)習(xí)了
...嘻嘻

樓主的思路我很贊成，了解了基本原理，才能在很多設(shè)置上融會(huì)貫通。
自己也要慢慢努力了。

這樣解釋的話  渲染提升了幾個(gè)層次的感覺(jué)

原理都知道   只是材質(zhì)參數(shù)搞不準(zhǔn)