アルベド対拡散

2つの用語の関係を理解し​​ていると思うたびに、混乱を招く情報が増えます。それらは同義語だと思っていましたが、今はわかりません。

「拡散」と「アルベド」の違いは何ですか？それらは交換可能な用語ですか、実際には異なることを意味するために使用されていますか？

簡単な答え：それらは互換性がありませんが、その意味はコンピューターグラフィックスの文献で重複しているように見えることがあり、混乱の可能性があります。

アルベドは、表面から反射される入射光の割合です。

拡散反射は、鏡のような一方向だけではなく、多くの方向への光の反射です（鏡面反射）。

理想的な拡散反射（ランバート反射率）の場合、入射光は、到達した角度に関係なくすべての方向に反射されます。コンピュータグラフィックスレンダリングの文献では、ピクセルの色を計算するときに拡散反射光の割合を示す「拡散係数」が存在する場合があるため、反射光の割合を意味する用語albedoと混同する機会があります。。

理想的な拡散反射のみを持つマテリアルをレンダリングしている場合、アルベドは拡散係数に等しくなります。ただし、一般に、表面は一部の光を拡散反射し、他の光を鏡面反射するか、他の方向に依存する方法で反射するため、拡散係数はアルベドのほんの一部です。

なお、アルベドは、惑星、衛星や他の大規模な体の観察からの用語であり、表面の平均、しばしば平均を超える時間です。したがって、アルベドは、サーフェスのレンダリングに有用な値ではありません。サーフェス上の特定の場所で特定の現在のサーフェスプロパティが必要な場合に使用します。また、天文学では、アルベドという用語は、さまざまなコンテキストでスペクトルのさまざまな部分を指すことがあることに注意してください。人間の可視光を指すとは限りません。

Nathan Reedがコメントで指摘しているように、別の違いは、アルベドは単一の平均値であり、色情報を提供しないことです。基本的なレンダリングでは、拡散係数は赤、緑、青の成分の比率を別々に与えるため、アルベドではグレースケールイメージのみをレンダリングできます。より現実的な画像の場合、スペクトルレンダリングには、可視スペクトル全体の関数としての表面の反射率が必要です。これは、単一の平均値をはるかに超えます。

簡単に：

• 低アルベド ->より暗いオブジェクト

• 高アルベド ->より明るいオブジェクト

• 低拡散反射->鏡のような反射（別名鏡面反射）

• 高い拡散反射->綿のような反射

ディフューズ、スペキュラー、リフレクションの用語は、CGの歴史に沿ってさまざまな照明プロセスを記述するために一般的に使用され、時には科学的な使用法とは異なるため、多くの混乱を招きました。

これを明確にするために、私はあちこちで選んださまざまな用語で構成される独自の語彙を使用しています。

1-表面反射率：

• 古いシステムの鏡面反射マップに対応できます
• 誘電体の場合はBRDFモデルのフレネル反射部分に対応し、金属の場合はグローバル反射に対応します。

Surface-Relfectanceプロセスの説明：光は材料内での透過やプロセスに関与する微小表面散乱なしで表面から「跳ね返ります」（屈折、吸収なし）。 いくつかの正確な場合（色付きの金属反射、きらめき）を除いて、表面の反射プロセス中に明るい色の情報は変化しません

1.1-粗い表面反射率：粗い材料（マイクロファセット）からほぼ均等に分布した方向に「跳ね返る」光です。

1.2-滑らかな表面反射率：光沢のある、または滑らかな素材から多少の方向に光が「跳ね返る」ことです。

2-身体反射率

• 古いシステムの拡散に対応

• 新しいシステムのベースカラーまたはアルベドマップに対応します。

ボディ反射プロセスの説明：表面反射されていない表面に当たる光は、最初にオブジェクトの内部を透過し、その後吸収され、さらに散乱および反射され、場合によっては再び材料から出ます。内部の不規則性による微小な表面下散乱が含まれます。 明るい色の情報は、身体への影響プロセスの吸収ステップ中に変更されます。また、光が素材から再び抜け出すと、色情報が送信されます。身体反射プロセスは、金属材料には適用できません。金属材料は、その波の長さに応じて、光を完全に吸収または表面反射するだけです。

表面に関係なく材料内部に散乱が存在するため、ボディ反射率は材料表面の平滑性の影響を受けません。ただし、ほとんどの場合、吸収プロセスが含まれる（光のずれがない）散乱がほとんどない透明材料を除きます。その後、再び外に出るとき、これらの光線が平行に出たり散乱したりすると、表面の粗さが実際に影響する可能性があります。

マイクロサブサーフェススキャタリングは、グローバルサブサーフェススキャッタリングとは異なります。近似による簡略化のために、光は入射したのと同じ正確なポイントで材料から出ると見なされます。 ; 誘電体の色を得るために、透過、次に吸収と微小散乱、そして材料外への再透過が必要です

さて、この命名の混乱から私が理解したこと：

1-拡散反射について

通常、拡散反射と呼ばれるものは、粗い誘電体表面の粗い表面反射と身体の反射を含むメカニズムです。しかし、場合によっては、拡散反射という用語を使用して、透過プロセスとは対照的に表面反射率部分のみを表すことができます。

金属材料に関しては、拡散反射の問題は、実際のところ、粗い表面反射のみです。滑らかな金属材料の場合、拡散反射という用語は、鏡面反射または直接反射に置き換えられます（ここでは、鏡面反射が「シャープ」を意味するので混乱を招きます）。

滑らかな誘電体材料について話すとき、材料に伝達された光はそれから出て行くときにまだ散乱するという意味で拡散プロセスがありますが（体反射）、その表面反射部分は鏡面反射と呼ばれる可能性があります直接反射。

2-アルベドについて

物理学の分野では、アルベドは反射光の強度（表面反射+身体反射）と入射光の比率であるようです。したがって、これは1次元の値です。CGでは、一方では、View アルベドのように3次元値相当古いシステムの伝統「拡散」及びメタル/粗ワークフローの「baseColor」にRGBです。この場合、アルベドは、金属/粗さのワークフローの場合、誘電体のボディ反射率と金属の 表面反射率ですが、フレネル表面反射率のフレネル成分はありません。

しかし、物理学者の用語では、アルベドは光の再放射（フレネル反射）の表面反射部分もカバーしています。

ただし、金属/粗さのワークフローでは、BaseColorはシェーダーに直接埋め込まれたフレネル反射に影響を与えません。したがって、BaseColorは、基本的には誘電体のボディ反射RGB値であり、表面反射RGB値は金属材料によって表面反射されます（「表面反射」ですが、金属の導電性のために色が付いています）彼らのクリスタル組織が組み合わさった）。

それは本当に本当に混乱しています...そして、私はそれを完全に手に入れるかどうかさえわかりません

物質のPBRガイドラインとともに参照しているドキュメントの1つ：http : //creativecoding.evl.uic.edu/courses/cs488/reportsA/brdf.pdf

拡散は、表面の粗さによって散乱される光の量と考えてください。

木材などの表面は、素材の質感のために拡散係数が高くなりますが、サンディング、ニス塗り、および研磨を行うと、表面はより滑らかになり、拡散係数は減少しますが、「鏡の輝き」または鏡面性が向上します。

アルベドは、平均して、表面が反射する光の量です。月は、クレーターがあり、穴が開いているにもかかわらず、観測者と月の間の距離のために多くの光を反射するため、個々の表面領域の拡散は無視でき、平均値が有利です。月の例に戻ると、月には多くの領域があり、拡散値と鏡面反射値の量が異なることがわかりますが、十分な距離では、これらの値はあまりにも遠く離れているので、そのような詳細を理解することはできません肉眼。

遠距離では、理論的には、コンピューターグラフィックス用語で、アルベドを使用して表面の平均色を計算し（サンプリングを使用）、鏡面係数を使用してその色の明るさを計算できます。しかし、実際には、LODテクスチャサンプリングがうまく機能します。