反照率与扩散

每当我认为我理解两个术语之间的关系时，就会得到更多使我感到困惑的信息。我以为它们是同义词，但是现在我不确定。

“ diffuse”和“ albedo”有什么区别？它们是可互换的术语还是在实践中用来表示不同的事物？

简短的答案：它们是不可互换的，但是它们的含义有时在计算机图形学文献中可能会重叠，从而可能造成混乱。

反照率是入射光从表面反射回来的比例。

漫反射是光在多个方向上的反射，而不是像镜子一样在一个方向上反射（镜面反射）。

在理想的漫反射（朗伯反射率）的情况下，入射光会在所有方向上反射，而与入射角无关。由于在计算机图形绘制文献中，有时在计算像素的颜色时会有一个“漫反射系数”，它表示漫反射光的比例，因此有可能与“ 反照率 ”一词混淆，反照率也表示反射光的比例。

如果渲染的材质仅具有理想的漫反射率，则反照率将等于漫反射系数。但是，一般而言，表面可能会散射某些光线，而其他光线会镜面反射或以其他与方向相关的方式反射，因此漫反射系数仅为反照率的一小部分。

请注意，反照率是从行星，卫星和其他大型天体观察到的术语，是整个表面的平均值，通常是时间的平均值。因此，反照率本身并不是用于渲染表面的有用值，在此情况下，您需要在表面上的任何给定位置使用特定的当前表面特性。还要注意的是，在天文学中，反照率一词在不同的情况下可以指代频谱的不同部分-它并不总是指人类的可见光。

就像内森·里德（Nathan Reed）在评论中指出的那样，另一个不同是反照率是一个平均值，它没有提供任何颜色信息。对于基本渲染，漫反射系数分别给出红色，绿色和蓝色分量的比例，因此反照率仅允许您渲染灰度图像。对于更逼真的图像，光谱渲染要求表面的反射率是整个可见光谱的函数-远远超过单个平均值。

简要地：

• 低反照率 ->较暗的物体

• 高反照率 ->更亮的物体

• 低漫反射->镜面反射（aka镜面反射）

• 高漫反射->像棉一样的反射

漫反射，镜面反射和反射术语引起了很多混乱，因为它们通常用于描述CG历史上的不同照明过程，有时与它们的科学用法有所不同。

为了澄清这一点，我使用的是我自己的词汇，这些词汇是我在这里和那里选择的不同术语组成的：

1-表面反射率：

• 可能对应于旧系统中的镜面贴图
• 对应于BRDF模型的介电材料的菲涅耳反射部分和对应于金属材料的整体反射。

表面相关的过程描述：光从表面“反弹”出来，而没有材料内部的任何透射或过程中涉及的微小次表面散射（无折射，无吸收）。 除某些精确的情况（彩色金属反射，闪烁）外，在表面反射过程中，光色信息保持不变。

1.1-粗糙的表面反射率：是光线从粗糙的材料（微面）或多或少均匀分布的方向“反弹”。

1.2-光滑的表面反射率：是指光在一个或多个定向的方向上从光滑或光滑的材料“ 反射 ”出来的现象。

2-身体反射率

• 对应于旧系统中的扩散

• 对应于新系统中的基本色或反照率图。

身体反射过程描述：撞击未经过表面反射的表面的光首先在对象内部传输，然后可能被吸收，进一步散射和反射，在某些情况下再次离开该材料。它涉及内部内部不规则引起的微小的次表面散射。 在身体相关过程的吸收步骤中，浅色信息会发生变化。如果光设法再次脱离材料，它将传输其颜色信息。人体反射过程不适用于金属材料，因为它们只能完全吸收或表面反射光，具体取决于其波的长度。

体反射将不受材料表面光滑度的影响，因为无论材料表面如何，都存在材料内部的散射，但对于透明材料而言，其主要涉及吸收过程（无光偏差）且散射很少。然后，当再次发出光线时，如果这些光线平行发出或散射，表面粗糙度可能会真正受到影响。

微观次表面散射不同于整体次表面散射，因为通过近似的简化，可以认为光是在进入的相同点处从材料中射出的。这正是使常规电介质物体具有颜色的原因; 必须先进行透射，然后进行吸收和微散射，然后在材料外部重新透射，以获取电介质的颜色

好的，现在，我从这种命名混乱中了解了什么：

1-关于漫反射

我们通常所说的漫反射是一种机制，它包括粗糙的表面反射率和粗糙的介电表面的体反射率。但是在某些情况下，与透射过程相反，术语“ 漫反射”只能用来描述表面反射部分。

关于金属材料，事实上，漫反射仅涉及粗糙的表面反射率。在光滑的金属材料的情况下，术语“漫反射”由镜面反射或直接反射代替（由于在这里“镜面”用于表示“锐利”，这会增加混淆）。

当谈论光滑的介电材料时，仍然存在漫射过程，从某种意义上来说，透射进材料中的光在从其发出时仍会散射（体反射），但是其表面反射部分可以称为镜面反射或镜面反射。直接反射。

2-关于反照率

在物理学家领域，反照率似乎是反射光强度（表面反射率+人体反射率）与入射光之间的比率。因此，这是一个一维的价值。另一方面，在CG中，我们将反照率视为RGB中的三个三维值，分别对应于旧系统的传统“扩散”和金属/粗糙度工作流程的“ baseColor”。在这种情况下，对于金属/粗糙度工作流程，反照率将是介电体的反射率和金属的表面反射率， 而没有菲涅尔表面反射率的菲涅尔成分。

但是用物理学家的术语来说，反照率也覆盖了光再发射（菲涅耳反射）的表面反射部分。

但是，在金属/粗糙度工作流程中，BaseColor不会直接入射到着色器中，而是直接入射到菲涅尔反射上。因此，BaseColor基本上是介电材料的体反射RGB值，而表面相关性RGB值是由金属材料进行表面反射的（“表面反射”），​​但是由于金属和金属的导电特性而采用彩色方式他们最重要的组织）。

确实，这一切确实令人困惑...而且我什至不确定我是否完全理解了它

我要参考的文档之一以及实质性PBR指南：http : //creativecoding.evl.uic.edu/courses/cs488/reportsA/brdf.pdf

将漫反射视为表面粗糙度所散射的光量。

诸如木材之类的表面由于其材料质地而具有很高的漫射系数，但是如果将其打磨，上光和抛光，则表面会更加光滑，从而降低了漫射系数，但会增加“镜面光泽”或镜面反射。

反照率是表面平均反射的光量。尽管月球坑坑洼洼，但由于观察者与月球之间的距离，月球仍反射大量光，因此，可以忽略单个表面区域的漫反射，而取平均值。回到月球的例子，我们知道月亮有很多区域，具有不同数量的漫反射和镜面反射值，但是在足够远的距离上，这些值变得不那么重要了，因为我们距离太远，无法用肉眼。

在远距离上，从理论上讲，您可以使用计算机图形学来使用反照率来计算表面的平均颜色（使用采样），并使用镜面反射系数来计算该颜色的亮度。但实际上，LOD纹理采样可以很好地完成工作。