[Tuto]VrayMtl—属性对观感的直接影响

现代渲染器中有着极为复杂的材质属性,有些属性仅仅通过参差不齐的翻译名称很难理解究竟对应什么样的视觉效果,本文直观展示不同属性值对观感带来的影响。


Diffuse:

固有色,这个十分容易理解,什么样的颜色值,物体本身就是什么颜色。

Reflect:

这个也十分容易理解,反射强度。

Roughness:

来描述对象表面细微的颗粒,它能让颜色看起来能加平坦,使对象看起来像蒙了一层灰尘。想想石膏的表面和砖的表面,都是非光滑、无反射的表面,但粗糙质感的程度是不同的 (使物体表面颜色看起来更加亮、更加平坦,像是表面蒙上一层灰,受光照时颗粒感更重)。

Reflect Color:

可以说,反射颜色是很多CGer容易忽略的属性。因为大家通常只会使用灰度来表现反射的强度,而不理解色彩在反射中的意义。而实际上如果把材料分为金属性和非金属性两类:金属性材质,反射颜色中应该体现出漫反射颜色的特点;非金属材质,反射颜色通常用不同程度的灰度即可。如果你留心观察钛金的表面反射,你会发现,即使光源是白色的,在钛金的反射中,它依然是黄色的。要实现这一点,就需要把反射颜色修改为黄色调。其它有色金属以此类推。还有一种特殊的材质就是珍珠,珍珠的反射也是有色调的。

Reflection Glossiness (反射模糊):

反射模糊参数控制反射的清晰/模糊程度,通常真实世界的对象除了电镀金属 (铬合金)、镜子等物体外,其余的对象都有不同程度的反射模糊。其实,反射模糊只是一个视觉现象,其原因是因为对象的表面不够光滑。换句话说,Reflection Glossiness 更准确的定义应该是表面光滑度。数值为1时,表示表面完全光滑,这时反射的效果绝对清晰,如镜子一般。数值为0时,表示表面非常粗糙,反射模糊到几乎察觉不到,无限接近100%漫反射效果。不过,大多数情况下,反射模糊参数都没有必要低于0.3,过低的数值就接近完全没有反射的效果了。
*NOTE: 光滑度的降低同时会降低菲涅尔反射的强度

Subdivs:

当 Reflection Glossiness 参数低于1时,VRay实际上就激活了分布式光线追踪计算方法,这种方法比起逆向式光线追踪要成倍的消耗系统资源。默认值8的意思就是说,原来要对一条光线进行追踪的话,现在就要乘以8。因为反射模糊了,需要更多的采样光线才能获得更加细腻的效果。通常,反射模糊值与细分值成反比,也就是反射越模糊,需要的细分值越高。

Highlight glossiness:

如果你的目标是创建真实质感的材质,不建议解除 Highlight glossiness 的锁定。也就是不要点击该参数右侧的L按钮,这表示它始终与 Reflection Glossiness 使用同样的参数。

Fresnel reflections:

菲涅尔是一个人的名字,他发现水面的反射有一种现象,视线垂直于水面的时候,水面主要呈现透明效果,而视线接近平行于水面时,水面主要呈现反射效果。也就是同一材质的表面,视线的角度不同,其反射效果也会有变化。这时最容易被初学者忽视的属性,也是最不易理解的属性。实际上,这个世界上所有的物质在反射光线的时候,都会出现菲涅尔现象。

*NOTE: CG制作中一个传统的技巧是,习惯在 Reflection color 中加 Falloff 贴图来实现 Fresnel 菲涅尔现象。这其实是过时的做法(早期3dsMax光线追踪材质的常用做法),因为现在的材质系统都提供了 Fresnel Reflections 结合折射率来直接控制。

Fresnel IOR:

如果要获得真实的反射效果,除了激活菲涅尔反射,还必须配合正确的菲涅尔折射率。注意,不同于透明物体的折射率,这里指的是菲涅尔折射率。该参数必须大于1.01,否则不会获得正确的效果。

MAX Depth:

在真实世界中,两个彼此相对的反射体,他们之间光线的相互反射次数是无穷的。但在计算机的世界里,每一次光线的反射都是需要消耗系统资源来运算的,所以,就不可能完全照搬真实世界。光线追踪的计算次数必须有所限制,以此来避免资源耗尽。MAX Depth 的作用就是如此。当出现反射对象彼此相互反射时,反射光线追踪的最大深度达到设定值之后,则停止光线追踪,反馈 Exit color ,通常为黑色。该参数的默认值一般能满足大多数情况的需要。如果你需要确定地知道该参数设定为多少合适,不妨先把 Exit color 设定为鲜艳的颜色,如图中的绿色,然后根据渲染结果来判断。具体如何判断呢?那就是,从渲染图像中看,反射对象表面不要出现明显的退出色,即使有,其像素也应小到不宜察觉为好。

Dim distance (暗淡距离):

指定一个距离值,超过该距离则停止光线追终。这意味着,反射表面中,将不会反射出超过该距离值的对象。这是非真实的效果,仅作为加速光线追踪计算的一种方法。因为有时,太远的对象我们认为它对反射效果的影响已不是很大,则可以利用 Dim distance 将它逐渐过渡为不参与反射。

Dim falloff:

为暗淡距离设置衰减半径。

Refractions:

用于控制材质透明的程度,也就是可以被光线穿透的对象材质。比如水、玻璃、钻石、透明塑料等等。

Refract color:

默认值为黑色,即没有任何折射效果,所有的光线都不能穿过对象。Refract color 为白色时,则意味着全部的光线都可以穿过对象,即完全透明的效果。其余的灰度值,可以产生不同透明度的材质效果。 与反射颜色一样,折射颜色也可以使用色彩,创建彩色的透明体。也是有三种变化,一种是颜色、一种是位图纹理,还有一种是程序纹理。

Refraction glossiness:

当透明体的表面不再光滑的时候,其效果就是折射模糊,比如一块清晰地透明玻璃,透过它可以清楚地看到后面的情景,如果这块玻璃的表面用高压水枪喷射金刚砂打磨 (磨砂玻璃的加工工艺),透过这块玻璃看后面的情景就会模糊。这就是所谓的折射模糊。

Subdivs:

随着 Refraction glossiness 值的降低,透明模糊效果会越来越明显,当表面出现明显噪波的时候 (就是比较粗糙的杂点),则意味着要增加 Subdivs 值了。记住,增加 Subdivs 虽然可以获得更加细腻的效果,但是也会成倍的增加渲染时间。尤其是折射模糊。

IOR (折射率):

我们将光线在空气之中的折射定义为1,当光线进入其它介质时,光线的角度会发生变化,这个角度的变化就是折射率。我们把筷子斜插进水里,会看前筷子好像变弯了,这就是最简单的折射现象。在创建材质的时候,不同的材料,要设置相匹配的折射率,才能获得最真实的效果。

Max depth:

设置折射光线的穿透对象表面的最大层数,一个有厚度的玻璃是两层,也就是说,要看到一个玻璃杯背后的情景,光线需要穿过四层表面。达到设定的最大深度后,表面的背后无论有什么,都反馈为 Exit color 。通常,折射的最大深度都不宜低于6。

Dispersion (色散):

打开该选项,则计算复杂的色散效果。菱形玻璃将白光分解成彩虹就是色散,钻石折射出彩色的光芒,也是色散。

Abbe (阿贝折射):

与 Dispersion 配合使用,增加该值可以让彩虹效应更加明显。

Fog color (雾颜色):

Fog color 用来产生透明物体的吸光现象,我们知道,光线是有衰减的,在透明的介质内部,光线的衰减速度比空气中的快。如果你对这些觉得不好理解,可以试想一下,一块玻璃看起来很透明,如果十块玻璃叠在一起、一百块玻璃叠在一起,它们还会是透明的吗?所以,即使是同一透明体,其透明效果与材料的厚薄也是有密切关系的,所谓 Fog color ,就是模拟当内部光线被吸收后,透明体所呈现的颜色。

Fog Multiplier:

快速修改 Fog color 浓淡的方法,注意,随着雾培增值的增加,对象会变得越来越不透明,就好像物体的内部起了雾一样,雾倍增就是用来控制雾的浓度的。这一组参数主要用来做彩色玻璃效果,而且,特别适合做透明实体雕塑,比如首饰上的装饰或其它工艺品。

Fog bias:

与 Fog Multiplie 一样,Fog bias 也是用来影响透明体内部雾效的浓度的,不过,这两个参数的控制都不是基于物理性的。大多数情况下都要凭经验和结果来判断。Fog bias 影响的,是厚度不同时,雾浓度随厚度不同而变化的对比度,负值色调看起来更加浓烈,正值看起来更清新淡雅。它通常需要与Fog Multiplier 参数配合使用。

BRDF (双向反射分布) 卷展栏

BRDF 是一个非常专业的CG术语,它影响材质的高光的形态和反射效果。VRay内置了四种着色器:GGX、Phong、Blinn 和 Ward。Phong产生非常锐利的高光,Blinn与Phong类似,但高光的边缘更加柔和,Ward产生的高光更加柔软,GGX看似与Phong没有差别,但实际上GGX的高光范围延伸地更大,更适合表现金属材质。塑料更适合Blinn或Ward类型,对于玻璃,使用Phong是最合适的。

Anisotropy (各向异性):

Anisotropy 可以使高光产生拉伸变形,通常用于创建表面有密集划痕的材质,比如拉丝金属、头发、密集的线圈等等。

Rotation:

可以通过修改该参数来旋转拉伸后的高光,仅在各向异性效果激活后才有效果。注意,高光被拉伸的方向,通常与表面划痕的方向垂直才是正确的。

UV vectors derivation (UV方向来源):

除了上面的 Rotation 之外,还可以通过切换 Local axis 来改变高光的方向。

Energy Preservation Mode

该选项决定了材质反射入射光线的方式。

Opacity Mode Parameter

这个属性通常不需要过多关注,但列在这里是因为VRay现在有一个已知的issue:渲染树叶等带 alpha 的透明贴图时,边缘裁切会出现问题,目前的临时替代方案是使用HDRI加载贴图。