I want to give you a taste of how materials can be represented in a more
general way. You'll also learn a great term to impress your friends and
confound your enemies. Think about a surface and how it reflects light. The two
variables we use are the light's incoming direction and the amount of light
reflecting towards the eye. So at it's simplest, a material can be represented
by this function,given a light and eye direction, give back an intensity. This
function is called the BRDF which stands for Bidirectional Reflectance
Distribution Function. Let's look at that phrase. First, it's a function. The
inputs are the light and the eye. The function depends on two directions so
it's bidirectional. These directions are normally given with respect to the
surface itself, that is, each vector is often given as two numbers, the
altitude angle and the azimuth. The altitude is the angle away from the normal,
and the azimuth is the angle of the vector when projected onto the plain. The
phrase reflectance distribution means how the light is spread. One simple
example is a perfect mirror. The reflectance distribution in this case is that
when the eyes direction is exactly equal to the lights reflection direction,
all light is reflected towards the eye. Every other eye direction gets no
light. Another basic distribution is diffuse reflection. For some given
incoming light direction, the direction to the eye doesn't matter. That's the
definition of diffuse reflection. Since this value is constant, diffuse is then
represented by the surface of a hemisphere. Specular highlights are represented
by lobes. This distribution represents a glossy surface, where light is
reflected in a general direction. The lights direction determines where most of
the lights energy is reflected. If the load gets wider, the specular
reflections spreads out. Written this way, our BRDF needs four numbers, two for
the light and two for the eye. But if you think about it, most materials really
only need three. These two altitude angles and this azimuth between them. For
example if you put a sheet of paper on a table top and rotate it. Both the
light azimuth and eye azimuth angles change with respect to the paper, but the
angle between the two remains the same. Most materials are fine with three
numbers.
マテリアル描写のより一般的な方法を紹介します
友人を感心させ 敵を慌てさせるすばらしいものです
表面がどう光を反射するかを考えます
変数は入射する光と 反射する光量の2つを使います
最も簡単なのはマテリアルが関数で表される場合です
ライトと視点へのベクトルの入力で明度が返ってきます
この関数はBRDFと呼ばれ 双方向、反射、分布、関数の略語になります
意味を見てみましょう まずこれは関数です
入力はライトと視点です 2方向に左右されるので双方向性になります
一般的に方向は表面に対して与えられます
各ベクトルは2つの数字 高度角と方位角で表されます
高度角は法線からの角度 方位角は平面に 投影された時のベクトルの角度を意味します
反射分布は光がどのように広がっているかです
例として完全な鏡があります
この場合の反射分布は 視点へのベクトルが光の反射方向と同じ場合
すべての光が視点に反射され 他の方向には反射されません
もう1つの基本的分布に拡散反射があります
拡散反射では視点へのベクトルは 光が入射する方向とは関係ないとされます
この値は変化しないため
拡散反射は半球の表面によって 鏡面反射は突出物によって決まります
これは表面に光沢があり 反射方向が一般的なものを表しています
光の方向はどこに 多くの光エネルギーが反射されるかで決まります
突出物が広くなれば鏡面反射も広がります このやり方だと
ライトと視点の各ベクトルに2つずつ 計4つの数字が必要です
ただ大抵は2つの高度角と 1つの方位角の3つで十分です
例えばテーブルの上に紙を1枚置き それを回します
ライトと視点の方位角は紙によって変わりますが
2つの間の角度は同じであるため 大抵は3つで問題ないわけです