金のフレネル反射率：1より大きい赤チャンネル？

私は最近、光と物質の相互作用の背後にある物理的原理のいくつかを理解しようとしています。Naty Hoffman が講演のPhysics and Math of Shadingでフレネル反射率について説明し、材料の特徴的な鏡面反射色F ₀を入射角0°でのフレネル反射率として定義します。

スライド65では、金のF ₀は1.022、0.782、0.344（線形）として与えられています。ホフマンは追加します：

その赤チャネル値が1より大きい（sRGB色域外）

これはすべて私にはあまり意味がありません。1より大きい値は、赤チャネルに寄与する波長で、受信されるよりも多くのエネルギーが反射されることを意味します。これは本当に起こりますか？

さらに、ここに金（Au）を含むいくつかの材料のウィキペディアからの反射率曲線があります。曲線は、600nm付近の赤い波長では確かに高くなりますが、100％を超えるようには見えません。

RGBカラーは、見た目がすぐにわかるよりも少し複雑です。反射波長図は、実際にその理由を非常によく示しています。

RGBカラーモデルには、いくつかの中心的な問題があります。

• 色が表すもの：連続スペクトルの3つのスパイクを表します。R、G、Bは、均等な間隔は言うまでもなく、エネルギー的にも同等ではありません。
• それらの範囲とは何ですか：色は実際には、それらがどの空間に広がるかの情報なしでは何も意味しません。想定されたsRGBカラースペースでは、スペースは感知可能な範囲全体に広がりません。エネルギー的には同等ですが、より鮮やかな色が存在します。
• 人間の感覚器は実際には3つのカラースパイクを読み取っていませんが、センサーは非線形に重なり合っています。

結果として、1を超える反射カラーチャネルは自動的にエネルギーがシステムに挿入されることを意味するという結論を引き出すことはできません。これは、可能な解釈の1つにすぎません。

別の解釈は、色があなたの色空間が許すより強いということです。その結果、カラーベクトルコンポーネントが1を超える可能性があります。

人間の目は、センサーのオーバーラップにより、あるセンサーから別のセンサーに色がにじむ場合があります。このようなことは、空が水色に見えるが、実際にははるかに濃い青ですが、非常に強いために水色として表示されます。しかし、50％のリフレクションでは、これを考慮しないと間違っているように見えます。

最終的には、エネルギーがシステムに挿入されることも意味します。エネルギーは他の場所から来るか、表面によって生成されます。

レンダリングは多くの場合、物事の科学的な尺度ではありません。これを達成するためにエネルギー原理を破る必要はありません。

Summa summarum（tl; dr）

色は多くの場合、複合的な属性であると同時に、エネルギーレベルを測定すると同時に他の何かを測定します。つまり、色空間内の場所。したがって、2つの信号（エネルギーと色の強度）を簡単に区別することはできません。

この場合、ソースがそう言うので、より強い色です：sRGB gamutの外側=色空間が作ることができるよりも強い色。

sRGB色空間の投影を含む色度図を次に示します。頂点が赤（1,0,0）、緑（0,1,0）、青（0,0,1）である三角形。

表面の反射率をF ₀の色としてエンコードし、（任意に選択された）sRGBの範囲外の値を取得することは完全に合理的です。金は、sRGBが表すことができるよりも「赤」であることを意味します。これは、他の色のためにダイナミックレンジの貴重な領域を確保しているためです。