Fresnel-Reflexion von Gold: Roter Kanal größer als 1?

Ich habe in letzter Zeit versucht, einige der physikalischen Prinzipien zu verstehen, die hinter der Wechselwirkung von Licht und Material stehen. Naty Hoffman erklärt in seinem Vortrag Physics and Math of Shading das Fresnel-Reflexionsvermögen und definiert die charakteristische spiegelnde Farbe F ₀ eines Materials als das Fresnel-Reflexionsvermögen bei einem Einfallswinkel von 0 °.

Auf dem Objektträger 65 wird F ₀ von Gold als 1,022, 0,782, 0,344 (linear) angegeben. Hoffman fügt hinzu:

Der Wert des roten Kanals ist größer als 1 (außerhalb des sRGB-Bereichs).

All dies ergibt für mich keinen allzu großen Sinn. Ein Wert größer als 1 würde bedeuten, dass in den Wellenlängen, die zum roten Kanal beitragen, mehr Energie reflektiert wird als empfangen wird . Passiert das wirklich und wenn ja, wie und warum?

Außerdem ist hier eine Reflexionskurve von Wikipedia für einige Materialien, einschließlich Gold (Au). Die Kurve ist für rote Wellenlängen um 600 nm sicherlich hoch, scheint jedoch nicht über 100% zu gehen.

RGB-Farben sind ein bisschen komplizierter als es scheint. Das Wellenlängendiagramm des Reflexionsvermögens zeigt den Grund recht gut.

Das RGB-Farbmodell weist mehrere zentrale Probleme auf:

• Was die Farben repräsentieren: Sie repräsentieren 3 Spitzen in einem kontinuierlichen Spektrum. R, G und B sind energetisch nicht gleichwertig, geschweige denn gleichmäßig verteilt.
• Was ihre Reichweite ist: Die Farben bedeuten eigentlich nichts ohne Angabe, welchen Raum sie überspannen. Im angenommenen sRGB-Farbraum erstreckt sich der Raum nicht über den gesamten sensiblen Bereich. Es gibt also energetisch gleiche, aber lebendigere Farben.
• Der menschliche Sinnesapparat liest nicht wirklich 3 Farbspitzen, aber die Sensoren überlappen sich nichtlinear.

Infolgedessen kann man nicht den Schluss ziehen, dass ein Reflexionsfarbkanal von mehr als 1 automatisch bedeutet, dass Energie in das System eingeführt wird. Das ist einfach eine der möglichen Interpretationen.

Eine andere Interpretation ist, dass die Farbe intensiver ist, als es Ihr Farbraum zulässt. Als Ergebnis könnte Ihre Farbvektorkomponente über 1 liegen.

Menschliche Augen können aufgrund von Überlappungen der Sensoren auch Farbe von einem Sensor auf einen anderen bluten. Solche Dinge passieren mit dem Himmel, der hellblau scheint, aber tatsächlich viel dunkler, aber so intensiv ist, dass wir ihn als hellblau betrachten. Aber bei 50% Überlegungen würde es falsch aussehen, wenn wir das nicht erklären würden.

Am Ende kann es auch bedeuten, dass Energie in das System eingespeist wird. Entweder kommt die Energie von woanders oder wird von der Oberfläche erzeugt.

Rendering ist oft kein wissenschaftliches Maß für die Dinge. Dazu muss kein Energieprinzip gebrochen werden.

Summa summarum (tl; dr)

Farbe ist oft ein zusammengesetztes Attribut und misst gleichzeitig das Energieniveau und etwas anderes. Nämlich den Ort im Farbraum. Somit können Sie die beiden Signale (Energie und Farbintensität) nicht ohne weiteres unterscheiden.

In diesem Fall ist es eine intensivere Farbe, weil die Quelle dies sagt: Außerhalb des sRGB-Farbraums = intensivere Farbe, als der Farbraum erzeugen kann.

Hier ist eine Farbtafel, die eine Projektion des sRGB-Farbraums enthält: ein Dreieck, dessen Eckpunkte rot (1,0,0), grün (0,1,0) und blau (0,0,1) sind.

Das Kodieren des Reflexionsvermögens einer Oberfläche als Farbe bei F ₀ und das Erhalten eines Werts, der außerhalb des (etwas willkürlich gewählten) sRGB-Farbraums liegt, ist völlig vernünftig. Es bedeutet nur, dass Gold "roter" ist, als sRGB darstellen kann, da es einen wertvollen Bereich seines Dynamikbereichs für andere Farben reserviert.