Jedes Mal, wenn ich denke, die Beziehung zwischen den beiden Begriffen zu verstehen, erhalte ich mehr Informationen, die mich verwirren. Ich dachte sie wären auch, aber jetzt bin ich mir nicht sicher.
Was ist der Unterschied zwischen "diffus" und "Albedo"? Sind sie austauschbar oder haben sie in der Praxis unterschiedliche Bedeutungen?
Antworten:
Die kurze Antwort: Sie sind nicht austauschbar, aber ihre Bedeutung kann sich in der Computergrafikliteratur manchmal überschneiden, was zu Verwirrung führen kann.
Albedo ist der Anteil des einfallenden Lichts, der von einer Oberfläche reflektiert wird.
Diffuse Reflexion ist die Reflexion von Licht in viele Richtungen und nicht nur in eine Richtung wie ein Spiegel ( Spiegelreflexion ).
Bei idealer diffuser Reflexion ( Lambertsches Reflexionsvermögen ) wird einfallendes Licht unabhängig vom Einfallswinkel in alle Richtungen reflektiert. Da in der Literatur zur Wiedergabe von Computergrafiken manchmal ein "Diffusitätskoeffizient" bei der Berechnung der Farbe eines Pixels auftritt, der den Anteil des diffus reflektierten Lichts angibt, besteht die Möglichkeit einer Verwechslung mit dem Begriff Albedo , der auch den Anteil des reflektierten Lichts bedeutet .
Wenn Sie ein Material rendern, das nur einen idealen diffusen Reflexionsgrad aufweist, entspricht die Albedo dem diffusen Koeffizienten. Im Allgemeinen kann eine Oberfläche jedoch etwas Licht diffus und anderes Licht spiegelnd oder in anderer richtungsabhängiger Weise reflektieren, so dass der Diffusitätskoeffizient nur ein Bruchteil der Albedo ist.
Beachten Sie, dass Albedo ein Begriff aus der Beobachtung von Planeten, Monden und anderen großräumigen Körpern ist und ein Durchschnitt über die Oberfläche und oft ein Durchschnitt über die Zeit. Die Albedo ist daher an sich kein nützlicher Wert für das Rendern einer Oberfläche, bei der Sie die spezifische, aktuelle Oberflächeneigenschaft an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche benötigen. Beachten Sie auch, dass sich der Begriff Albedo in der Astronomie auf verschiedene Teile des Spektrums in verschiedenen Zusammenhängen beziehen kann - er bezieht sich nicht immer auf das vom Menschen sichtbare Licht.
Ein weiterer Unterschied, wie Nathan Reed in einem Kommentar hervorhebt, besteht darin, dass Albedo ein einziger Durchschnittswert ist, der keine Farbinformationen liefert. Für das einfache Rendern gibt der Diffusitätskoeffizient die Anteile für die roten, grünen und blauen Komponenten separat an, sodass Sie mit Albedo nur Graustufenbilder rendern können. Für realistischere Bilder erfordert die spektrale Wiedergabe das Reflexionsvermögen einer Oberfläche als Funktion des gesamten sichtbaren Spektrums - weit mehr als ein einzelner Durchschnittswert.
(albedo * (1 - specular))und die spiegelnde albedo * specularstatt der flachen diffusen und spiegelnden Zahlen ist? Ich verstehe es wirklich nicht :(
Kurz:
Hohe Albedo -> helleres Objekt
Geringe diffuse Reflexion -> spiegelnde Reflexion (auch bekannt als Specular)
Die Begriffe Diffuse, Specular und Reflection haben zu großer Verwirrung geführt, da sie häufig verwendet wurden, um verschiedene Beleuchtungsprozesse entlang der CG-Geschichte zu beschreiben, und manchmal von ihrer wissenschaftlichen Verwendung abweichen.
Um dies zu verdeutlichen, verwende ich mein eigenes Vokabular, das sich aus verschiedenen Begriffen zusammensetzt, die ich hier und da aufgegriffen habe:
1- Oberflächenreflexion :
Die Beschreibung des Oberflächen-Reflexions-Prozesses : Das Licht "prallt" von der Oberfläche ab, ohne dass es zu einer Transmission im Material oder zu einer Streuung des Mikro-Untergrunds im Prozess kommt (keine Brechung, keine Absorption). Die Informationen zu hellen Farben bleiben während des Oberflächenreflexionsprozesses unverändert, mit Ausnahme einiger präziser Fälle (farbige metallische Reflexion, Schimmern).
1.1 - Raues Oberflächenreflexionsvermögen : Licht "prallt" in einer mehr oder weniger gleichmäßig verteilten Richtung von einem rauen Material (Mikrofacetten) ab.
1.2 - Reflexionsvermögen der glatten Oberfläche : Licht "prallt" von einem glänzenden oder glatten Material in einer mehr oder weniger orientierten Richtung ab.
2 - Körperreflexion
entsprechen der diffusen im alten System
Entspricht der Grundfarben- oder Albedo-Karte im neuen System.
Beschreibung des Body-Reflectance-Prozesses : Das Licht, das auf die Oberfläche trifft, die nicht oberflächenreflektiert ist, wird zuerst in das Innere des Objekts übertragen und kann dann absorbiert, weiter gestreut und reflektiert werden und in einigen Fällen wieder aus dem Material austreten. Es handelt sich um Mikro-Untergrundstreuung von inneren Unregelmäßigkeiten. Die Lichtfarbinformationen werden während der Absorptionsschritte des Körperreflexionsprozesses geändert. Gelingt es dem Licht, wieder aus dem Material herauszukommen, überträgt es seine Farbinformationen. Der Körperreflexionsprozess ist nicht auf metallische Materialien anwendbar, da sie Licht nur in Abhängigkeit von seiner Wellenlänge vollständig absorbieren oder an der Oberfläche reflektieren.
Das Körperreflexionsvermögen wird nicht durch die Glätte der Materialoberfläche beeinflusst, da es innerhalb des Materials unabhängig von der Oberfläche zu Streuungen kommt, außer bei transparenten Materialien, bei denen es hauptsächlich um Absorptionsprozesse (keine Lichtabweichung) und sehr wenige Streuungen geht. Beim erneuten Ausgehen kann die Oberflächenrauheit dann wirklich einen Einfluss darauf haben, ob diese Lichtstrahlen parallel oder gestreut ausgestrahlt werden.
Mikro-Streuung unter der Oberfläche unterscheidet sich von globaler Streuung unter der Oberfläche, da zur Vereinfachung durch Annäherung angenommen wird, dass das Licht genau an dem Punkt aus dem Material austritt, an dem es eintrat. Dies ist genau das, was reguläre dielektrische Objekte farbig macht ; Es muss eine Transmission, dann Absorption und Mikrostreuung und dann eine erneute Transmission außerhalb des Materials geben, um die Farbe des Dielektrikums zu erhalten
Ok, was ich aus dieser Namensverwirrung verstehe:
1 - bezüglich der diffusen Reflexion
Was wir gewöhnlich als diffuse Reflexion bezeichnen, ist der Mechanismus, der ein raues Oberflächenreflexionsvermögen und ein Körperreflexionsvermögen für eine raue dielektrische Oberfläche umfasst. In einigen Fällen kann der Begriff diffuse Reflexion verwendet werden, um nur den Oberflächenreflexionsteil zu beschreiben, wenn dieser dem Transmissionsprozess entgegengesetzt ist.
Bei metallischen Werkstoffen betrifft die diffuse Reflexion in der Tat nur die rauhe Oberflächenreflexion. Im Falle eines glatten metallischen Materials wird der Begriff "diffuse Reflexion" durch "spiegelnde Reflexion" oder "direkte Reflexion" ersetzt (was zu der Verwirrung beiträgt, da "spiegelnd" hier "scharf" bedeutet).
Wenn es sich um glattes dielektrisches Material handelt, gibt es immer noch diffuse Prozesse in dem Sinne, dass das in das Material übertragene Licht immer noch gestreut wird, wenn es ausgeht (Körperreflexion), aber der Oberflächenreflexionsteil davon könnte als spiegelnd oder bezeichnet werden direkte Reflexion.
2 - Bezüglich der Albedo
Im Bereich der Physiker scheint Albedo das Verhältnis zwischen reflektierter Lichtintensität (Oberflächenreflexion + Körperreflexion) und einfallendem Licht zu sein . Es ist also ein eindimensionaler Wert. In CG hingegen betrachten wir Albedo als einen dreidimensionalen RGB- Wert , der der traditionellen "Diffuse" des alten Systems und der "BaseColor" des Metall / Roughness-Workflows entspricht. In diesem Fall wäre Albedo für einen Metall / Rauheits-Arbeitsablauf das Körperreflexionsvermögen für Dielektrika und das Oberflächenreflexionsvermögen für Metalle, jedoch ohne den Fresnel-Bestandteil des Fresnel-Oberflächenreflexionsvermögens .
In physikalischer Hinsicht deckt Albedo jedoch auch den Teil des Oberflächenreflexionsvermögens der Lichtemission ab (Fresnel-Reflexion).
Im Metall / Roughness-Workflow hat BaseColor jedoch keinen Einfluss auf die Fresnel-Reflexion, die direkt in die Shader eingebettet ist. BaseColor ist also im Wesentlichen der Körperreflexions-RGB-Wert für das dielektrische Material und der Oberflächenreflexions-RGB-Wert, der vom metallischen Material oberflächenreflektiert wird ("oberflächenreflektiert", jedoch aufgrund der Leitfähigkeit der Metalle und farbig) ihre kristalline Organisation kombiniert).
Es ist wirklich alles verwirrend ... und ich bin mir nicht mal sicher, ob ich es ganz verstanden habe
Auf eines der Dokumente beziehe ich mich zusammen mit den PBR-Richtlinien für Substanzen: http://creativecoding.evl.uic.edu/courses/cs488/reportsA/brdf.pdf
Stellen Sie sich diffus vor, wie viel Licht durch die Rauheit der Oberfläche gestreut wird.
Oberflächen wie Holz haben aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit einen hohen Diffusionskoeffizienten. Wenn sie jedoch geschliffen, lackiert und poliert würden, wäre die Oberfläche weitaus glatter, wodurch der Diffusionskoeffizient verringert, aber der "Spiegelglanz" oder die Spiegelglanz erhöht würde.
Albedo ist die Lichtmenge, die eine Oberfläche im Durchschnitt reflektiert. Der Mond reflektiert trotz Kraterbildung und Lochfraß aufgrund des Abstandes zwischen Beobachter und Mond viel Licht, so daß die Diffusion der einzelnen Oberflächenbereiche zugunsten eines Mittelwertes vernachlässigt werden kann. Wenn wir auf das Mondbeispiel zurückblicken, wissen wir, dass der Mond viele Regionen mit unterschiedlich vielen diffusen und spiegelnden Werten hat, aber in ausreichender Entfernung verlieren diese Werte an Bedeutung, da wir zu weit entfernt sind, um solche Details zu erkennen das bloße Auge.
In großen Entfernungen können Sie theoretisch in der Computergrafik mithilfe der Albedo die durchschnittliche Farbe einer Oberfläche (mithilfe von Stichproben) und mithilfe des Spiegelungskoeffizienten die Helligkeit dieser Farbe berechnen. In der Praxis ist die LOD-Texturabtastung jedoch in Ordnung.