第十七章：材质与外观
Materials and Apperances （材质与外观）
外观是不同材质与光线共同作用的结果
光打进去后在物体内部反射多次变成一大片再出来——次表面散射
自然界中有无数的材质，但渲染器中支持的材质很少（比如维塔数码的 Manuka 渲染器，只支持 40 种材质），要呈现自然界中的材质，需要各种纹理贴图。
在渲染方程中，BRDF 是和材质相关的，它决定了光怎么被反射
Material == BRDF
对于漫反射：
假设空间中任何一个方向进来的光的 radiance 的一样的，它反射的光也是一样的。根据能量守恒，如果一个点不发光也不吸收光，那么进来多少就应该反射多少。
定义一个反射率 albedo，它的值在 0-1 之间，可以引入不同颜色的 albedo。
对于 Glossy 的材质，一部分反射，一部分折射
光线折射过后会有部分被吸收
镜面反射计算出射角，可以把它转换到 φ 平面上：
镜面发射也可以写出 BRDF，但是出射方向只集中在镜面反射的方向，因此写出正确的 BRDF 不那么容易。
对于折射：
折射定律
当出射的折射率大于入射的折射率时，可能出现无法折射的现象：
折射的 BRDF 就叫做 BTDF，T 表示 transmission。BRDF 和 BTDF 统称 BSDF，S（scaterring）表示散射。
菲涅尔项表示有多少光线被反射、多少被折射。
图中的虚线表示极化现象下的光，极化现象即光只沿某一个方向振动。
对于绝缘体：
入射光线的入射角与物体表面越平行，反射的越多。
对于导体：
任何情况下反射都很多。
菲涅尔项的计算：
用 Schlick 近似进行拟合，不管曲线的真实趋势，认为 θ 为 0 时为 R₀，θ 为 90 度时为 1。
微表面模型：
当我们离的够远，我们看不到表面上的细节， 只能看到总体对光形成的一个效应。
从远处看，看到的是材质和外观，从近处看，看到的是几何。
每一个微表面，都看作是镜面。
一个物体表面的粗糙程度可以用微表面的法线分布来表示：
微表面的 BRDF：
G（shadowing-masking term）表示微表面被遮挡的修正。当光线越平行于表面（grazing angle）时，越容易发生遮挡。D 表示法线分布。
各向同性/各向异性材质
各向同性的材质发现分布也很均匀
各向异性用 BRDF 来解释就是方向角是绝对的，不是相对的。
总结 BRDF 的属性：
1.BRDF 的值一定是非负的
2.线性性质
3.可逆性。交换入射和出射方向的角色，得到的 BRDF 是一样的
4.能量守恒
5.各向同性和各向异性
各向同性时，BRDF 只和相对方位角有关，即和 φ 的差值有关，即四维的方程可以转为三维的
且由于可逆性，φ 的差值不需要考虑正负
测量 BRDF
- 如果能直接测量，就不需要用到模型去计算
- 测量能够用真实世界的材质做到更精确的渲染
