RedSDK-Materialien: Begriffe und Eigenschaften

RedSDK-Materialien werden durch die folgenden Komponenten bestimmt:

Diffusion	Hierbei handelt es sich um die Information zur Diffusionsfarbe/-textur des Materials anhand des lambert-beerschen Gesetzes.
Transmission	Hierbei handelt es sich um die Information zur Transmissionsfarbe/-textur des Materials. Für die Berechnung der Energieerhaltung hat die Transmission Vorrang gegenüber der Diffusion.
Reflexion	Hierbei handelt es sich um die Information zur Reflexionssfarbe/-textur des Materials. Für die Berechnung der Energieerhaltung hat die Reflexion Vorrang gegenüber Diffusion und Transparenz.

Diese Eingaben können mithilfe spezieller Parameter verändert werden:

Fresnel	Diese leistungsstarke Option wird verwendet, um die durch das Material abgegebene Reflexionsstärke anhand des Winkels der Blickrichtung zur Oberfläche anzupassen. Sie muss für alle Glasmaterialien aktiviert werden.
Anisotropie-Reflexion	Hierbei handelt es sich um eine gesonderte anisotrope Bedingung, die zur Definition anisotroper Reflexionen im realistischen Material eingesetzt werden kann. Dabei lassen sich zwei anisotrope Werte (Anisotropie in U und Anisotropie in V) einstellen. Alternativ lassen sich Texturen mit mindestens zwei Kanälen (rot und grün) einstellen, um anisotrope Informationen pro Pixel zu definieren. Anisotropiewerte werden als [0.0, 1.0] angegeben. Je größer der Wert, desto breiter der Reflexionswinkel.
Anisotropie-Ausrichtung	Damit wird die Ausrichtung der Anisotropie definiert. Der Drehwinkelwert, der auf den Grundwert zur Bestimmung der Materialreflexion angewendet wird, kann entweder durch einen einzelnen Winkelwert oder durch eine Textur mit mindestens einem Kanal (rot) definiert werden. Winkel werden in Radianten angegeben. Der gelesene Texturwert wird durch 2PI multipliziert, um den üblichen Bereich [0.0,1.0] dem Bereich [0.0,2PI] zuzuordnen.
Transmissionsglanz	Dieser Begriff definiert den Glanzwert des Materials. Zur Bestimmung des Transmissionsglanzes pro Pixel für das Material kann ein einzelner Glanzwert oder eine Textur mit mindestens einem Kanal (rot) definiert werden. Glanzwerte werden als [0.0, 1.0] angegeben. Je größer der Wert, desto breiter der Transmissionsglanzkegel.
Transmissionsstreuung	Hierbei handelt es sich um eine gesonderte Absorptionsbedingung, die zur Definition für die Materialtransmission eingesetzt werden kann. Ausstreuende Farbe und Skalierung werden eingesetzt, um die Energiemenge zu bestimmen, die entlang des Pfades eines Lichtstrahls für jede im Modell-Medienvolumen durchquerte Einheitenlänge absorbiert wird.
Nebel Reflexion	Diese Ausblendfunktion lässt sich auf Reflexionen anwenden. Die Reflexionfarbe gleicht sich bei einem bestimmten Abstand der angegebenen Reflexionsfarbe des Nebels an, jede andere sichtbare Reflexion geht verloren.

Zusätzlich dazu sind folgende Oberflächenveränderungen für Materialien möglich:

Unebenheitszuordnung (Bumpmap)	Die Unebenheitszuordnung des realistischen Materials beeinflusst die Oberflächennormale der Geometrie am schattierten Fragment.
Verschiebungszuordnung	Die Verschiebungszuordnung des realistischen Materials verändert die Oberfläche der Geometrie, die das Material verwendet.

Diffusion

Das verwendete Diffusionsmodell richtet sich nach dem lambert-beerschen Gesetz. Dies bedeutet, dass das eingehende Licht gleichmäßig in jede ausgehende Richtung zerstreut wird (beispielsweise innerhalb der gesamten Halbkugel um den Auftreffpunkt der Oberfläche). Die Steuerung erfolgt über eine Farbe (konstant über die Oberfläche oder durch Texel unter Verwendung einer Textur). Ein Licht, das eine Oberfläche beleuchtet, erzeugt stärker sichtbare Beleuchtung als ein entlang einer Oberflächennormalen ausgerichtetes Licht.

Reflexion

In realistischem Material haben Reflexionen größeres Gewicht als zwei weitere Schattierungskomponenten. Zunächst muss der Anwender zwischen zwei unterschiedlichen Verhaltensweisen auswählen (siehe Abbildung unten):

• Fresnel-ähnliche Reflexionen: Die Reflexionsstärke verläuft proportional zum entgegengesetzten Skalarprodukt zwischen dem Augenvektor und der Oberflächennormalen. Reflexionen sind dann nahe den Glanzwinkeln stärker. Wir verwenden in unserem Modell (wie in beinahe allen anderen in der Literatur beschriebenen Schattierungsmodellen) die Schlick-Fresnel-Annäherung. Bitte beachten Sie, dass die Reflexionsstärke nachträglich durch die benutzerdefinierte Reflexionsfarbe vervielfacht wird.
• Einheitliche Reflexion: Die Reflexionsstärke wird von der Materialeingabe abgelesen (konstante Farbe oder Textur).

Fresnelreflexionen (links) verglichen mit einheitlichen Reflexionen (rechts). Beachten Sie, wie im Fall der Fresnelreflexion die Reflexion bei abnehmenden Winkel zwischen Augenvektor und Oberflächennormalen nachlässt.

Für beide Modelle lassen sich Reflexionen glänzend oder anisotropisch gestalten. Glanz ist ein Streuungsmaß von Reflexionsstrahlen um den perfekt spiegelnden Reflexionsvektor. Es lässt sich als der Halbwinkel des Kegels entgegengesetzt zum Reflexionsvektor sehen, an dem die Reflexionsabtastungen vorgenommen werden. Je größer der Winkel, desto verschwommener sind die Reflexionen und es werden Abtastungen erforderlich, um zu starkes Rauschen zu vermeiden (siehe Abbildung unten). Die Kugeln weisen unterschiedliche Glanzwerte auf.

Die Anisotropie definiert die Form der Reflexionen. Anisotrope Materialien reflektieren Licht anhand der Oberflächenausrichtung (siehe Abbildung unten). Dies bedeutet, dass ein lokales Oberflächen-Koordinatensystem benötigt wird, um ausgerichtete Reflexionen handhaben zu können. Die Kugel links ist isotrop, die Kugel rechts ist anisotrop. Beachten Sie, wie Reflexionen im anisotropen Fall vertikal verzerrt werden.

Transmission

Jedes realistische Material hat einen eigenen Brechungsindex. Bei transparenten Materialien wird der Brechungsindex verwendet, um Lichtstrahlen abzulenken, wenn sie sich durch das Volumen bewegen (siehe Abbildung unten). Das gleiche realistische Material mit zwei unterschiedlichen Brechungsindexwerten (1.02 links 1.1 und rechts)

Brechungen können wie Reflexionen glänzend sein, um eine große Bandbreite an Materialien zu simulieren: Das gleiche realistische Material mit (rechts) und ohne (links) Brechungsglanz

Die bidirektionale Reflektanzverteilungsfunktion (BDRF) ist eine Funktion, die bestimmt, wie Licht an einer undurchsichtigen Oberfläche reflektiert wird.

BRDF - Reflexion

Über diese Gruppe lassen sich die Glanzparameter der Reflexion einstellen. Die Glanzparameter steuern, wie verschwommen Reflexionen/Transmissionen sind. Je nach ausgewählten Glanzwerten können sich die Ergebnisse stark unterscheiden: Unterschiedliche Glanzeinstellugen für Reflexion

Der Glanz wird durch Erhöhung der Parameter "Anisotropie in U" und "Anisotropie in V" erzielt. Sind beide Parameter identisch, ist die Reflexion isotrop. Haben beide Parameter unterschiedliche Werte, ist die Reflexion anisotrop (wie z. B. auf einer CD-ROM-Oberfläche oder auf Haaren und Fellen). Parameter für starke Anisotropie

BRDF - Ausrichtung

Unterschiedliche Anisotropie-Einstellungen für Reflexion

BRDF - Transmission

Ähnlich wie bei der Gruppe BRDF - Reflexion lassen sich hier Glanzparameter für die Transmission einstellen. Über den Brechungsindex lässt sich die Brechkraft kontrollieren. Ein transparentes Material mit verschiedenen Brechungsindizes

Unebenheit (Bump) und Verschiebung

Für Unebenheit oder Verschiebung verhält es sich leicht anders, da diese Kanäle nicht farbbasiert sein können. Das Kombinationsfeld wird entsprechend angepasst und bietet nur den Texturmodus an. Die Höhe der Unebenheit/Verschiebung lässt sich über einen Parameter einstellen.

Wie bei den vorhergehenden Materialkanälen werden die Parameter Versatz, Maßstab und Drehung verwendet, um die Texturzuordnung umzuwandeln. Unterschied zwischen Unebenheit (links) und Verschiebung (rechts)

Erweiterte Optionen

Für die Einrichtung von Reflexion/Transmission ist eine Fresnel-Unterstützung erforderlich. Die Fresnel-Unterstützung beschreibt die Art, wie echte Oberflächen mit Licht interagieren. Die Reflexionsstärke ist im Allgemeinen abhängig vom Ansichtswinkel (der Winkel zwischen Betrachter und der Oberflächennormalen). So weisen z. B. Ihre Bürofenster oder eine Autolackierung unter Glanzwinkeln betrachtet eine stärkere Reflexion auf als frontal betrachtet. Unterschied zwischen Fresnel (links) und nicht-Fresnel-Reflexionen (rechts)

An dieser Stelle lässt sich die Kaustik (sowohl Reflexion als auch Lichtbrechung) für Ihr Material aktivieren. Glasmaterial mit aktivierter Kaustik (links) und deaktivierter Kaustik (rechts)

Eine Doppelseitig-Option ist in dieser Kategorie ebenfalls verfügbar, um das rückseitige Rendern für die Form einzustellen.

RedSDK-Materialeigenschaften

Eigenschaft	Beschreibung	Min	Max	Standard
Optionen
Doppelseitig:	Steuert die Sichtbarkeit von Vorder- und Rückseite	0;
	Hinweis: Kaustik wird von Objekten erzeugt, wenn Licht durch Reflexionen und Lichtbrechungen konzentriert wird. Bekannte Beispiele dafür sind der Boden eines Swimmingpools bei Sommersonne oder ein Glas auf einem Tisch.
Reflexionskaustik:	Akiviert/deaktiviert Reflexionskaustik	0;
Lichtbrechungskaustik:	Akiviert/deaktiviert Lichtbrechungskaustik	0;
Fresnel:	Steuert das Fresnel-Verhalten	0;
Brechungsindex:	Steuert den Brechungsindex des Materials	-1e+038	1e+038	1.5;
Farbe Transmissionsstreuung:	Steuert die Ausstreuung entlang des Transmissionslichtstrahls im Material	255	255	255;
Maßstab Transmissionsstreuung:	Skaliert den Effekt der Transmissionsstreuungsfarbe	-1e+038	1e+038	0;
Nebel Reflexion:	Akiviert/deaktiviert Reflexionsnebel	0	0	0;
Nebelfarbe Reflexion:	Steuert die Farbe des Reflexionsnebels	0	0	0;
Nebelabstand Reflexion:	Definiert den Abstand, bei dem die echte Reflexionsfarbe durch die Reflexionsnebelfarbe ersetzt wird	-1e+038	1e+038	3.40282e+038;

Muster
Farbregler
Diffuse Farbe:	Steuert die diffuse Farbe	255	0	0;
Texturregler
Diffuse Textur:	Steuert die diffuse Textur	bmp, jpg, tif, png
Diffus UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Diffus UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Diffus UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Diffus UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Diffus UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

Reflexionsvermögen
Farbregler
Reflexionsfarbe:	Steuert die Reflexionsfarbe	127	127	127;
Texturregler
Reflexionstextur:	Steuert die Reflexionstextur	bmp, jpg, tif, png
Reflexion UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Reflexion UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Reflexion UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Reflexion UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Reflexion UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

Transparenz
Farbregler
Transmissionsfarbe:	Steuert die Transmissionsfarbe	0	0	0;
Texturregler
Transmissionstextur:	Steuert die Transmissionstextur	bmp, jpg, tif, png
Transmission UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Transmission UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Transmission UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Transmission UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Transmission UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

BRDF-Reflexion
HINWEIS: Die bidirektionale Reflektanzverteilungsfunktion (BDRF) ist eine Funktion, die bestimmt, wie Licht an einer undurchsichtigen Oberfläche reflektiert wird.
Werteregler
Anisotropie in u:	Steuert die Materialanisotropie in U	-1e+038	1e+038	0.01;
Anisotropie in v:	Steuert die Materialanisotropie in V	-1e+038	1e+038	0.01;
Texturregler
Textur Anisotropie:	Steuert die Anisotropietextur	bmp, jpg, tif, png
Anisotropie UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Anisotropie UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Anisotropie UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Anisotropie UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Anisotropie UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

BRDF-Ausrichtung
Drehregler
Anisotropie-Ausrichtung:	Steuert den Drehwinkel der Anisotropie	0	1	0;
Texturregler
Textur Anisotropie-Ausrichtung:	Steuert die Ausrichtung der Anisotropie	bmp, jpg, tif, png
Anisotropie-Ausrichtung UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Anisotropie-Ausrichtung UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Anisotropie-Ausrichtung UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Anisotropie-Ausrichtung UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Anisotropie-Ausrichtung UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

BRDF-Transmission
Winkelregler
Winkel Transmissionsglanz:	Steuert den Glanzwinkel der Transmission	0	1	0;
Texturregler
Textur Transmissionsglanz:	Steuert die Transmissionsglanztextur	bmp, jpg, tif, png
Transmissionsglanz UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Transmissionsglanz UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Transmissionsglanz UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Transmissionsglanz UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Transmissionsglanz UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

Bump
Texturregler
Unebenheitstextur:	Steuert die Unebenheitstextur	bmp, jpg, tif, png
Bump UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Bump UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Bump UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Bump UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Bump UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

Verschiebung
Texturregler
Verschiebungstextur:	Steuert die Oberflächenverschiebung	bmp, jpg, tif, png
Verschiebungshöhe:	Steuert die Stärke der Geometrieverschiebung	-1e+038	1e+038	0;
Verschiebungsversatz:	Steuert die relative Position der Verschiebung	-1e+038	1e+038	0;
Verschiebung UV-Matrix U-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang U	-1e+038	1e+038	0;
Verschiebung UV-Matrix V-Versatz:	Steuert die Übersetzung der Textur entlang V	-1e+038	1e+038	0;
Verschiebung UV-Matrix U-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang U	-1e+038	1e+038	1;
Verschiebung UV-Matrix V-Kachelung:	Steuert die Anzahl der Texturwiederholungen entlang V	-1e+038	1e+038	1;
Verschiebung UV-Matrix UV-Drehwinkel:	Steuert den Drehwinkel der Textur	0	360	0;

Allgemeine Brechungsindizes

Material	Brechungsindex
Azeton	1,36
Luft	1,0
Alkohol	1,33
Chromoxid	2,7
Kupferoxid	2,7
Kristall	2,0
Diamant	2,42
Smaragd	1,57
Ethylalkohol	1,36
Glas	1,5
Kronglas	1,52
Schwerstes Flintglas	1,89
Leichtes Flintglas	1,65