ทำไม H (blinn) จึงใช้แทน R (phong) ในการแรเงาแบบ specular?

ฉันไม่สามารถหาเหตุผลที่ดีสำหรับสิ่งนี้ได้ทุกที่ เวกเตอร์สะท้อนที่ใช้ในพงษ์มีพื้นฐานง่าย ๆ ในวิชาฟิสิกส์ แต่เวกเตอร์ครึ่งหนึ่งที่ใช้ในรูปแบบบลินน์นั้นดูเหมือนจะไม่มีเหตุผลที่เป็นเหตุเป็นผล และยังมีการใช้งานในทุกสิ่งที่เรียกว่าฟังก์ชั่นการแรเงาตามร่างกาย หากมีพื้นฐานทางกายภาพที่ดีสำหรับมันฉันอยากจะรู้

สิ่งที่ฉันสามารถค้นหาได้มีสาเหตุบางประการ:

มันเร็วกว่า - มีข้อมูลที่หลากหลายเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ถึงอย่างนั้นมันก็จะเป็นเหตุผลที่ดี ... ในปี 1998

มันจัดการมุมที่สูงกว่า 90 องศาได้ดีกว่า - เท่าที่ฉันสามารถบอกเหตุผลเดียวสำหรับเรื่องนี้ก็เพราะว่าคำว่าพงษ์ถูกใช้อย่างไม่ถูกต้อง ผลคูณของการสะท้อนและมุมมองให้มุมระหว่าง -1 ถึง +1 โดยปกติมุมนี้จะถูกจับเป็น 0 ถึง 1 นี่คือสาเหตุโดยตรงของปัญหา 90 องศา ปรับมุมให้เป็นมาตรฐานอีกครั้งแทนที่จะยึดไว้และคุณจะได้รับการครอบคลุม 180 องศาอย่างเต็มที่ ฉันปฏิเสธที่จะเชื่อว่าการทำงานแบบ x * 0.5 + 0.5 ที่เรียบง่ายทำให้โลกกราฟิกเป็นเวลา 40 ปี

มันจัดการกับขอบได้ดีขึ้น - "ปัญหา" ของขอบยังมีอยู่ในโซลูชัน blinn เพียงเล็กน้อยเท่านั้น สาเหตุหลักคือการจำลองแสงของพื้นที่ในเทอร์มิเนเตอร์อย่างไม่เหมาะสมซึ่งควรมีความสำคัญสำหรับส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกาย แต่แม้ในสถานการณ์ที่ง่ายกว่าฟังก์ชั่น sigmoid สามารถประมาณบรรทัด soft terminator ได้อย่างถูกต้อง การคูณลงในเทมเพลตแลมเบิร์ตนั้นไม่ถูกต้องเนื่องจากมันลดทอนคำศัพท์ที่ไม่ถูกต้องซึ่งอาจทำให้เทอมเฟรสหายและนำไปสู่ข้อผิดพลาดเพิ่มเติม

มันมีการสะท้อนที่ยาว - สำหรับฉันในขณะที่การสะท้อนแบบแอนไอโซโทรปิกอาจเป็นจริง แต่ Blinn ไม่ใช่วิธีที่ถูกต้องในการนำมันไปใช้เพราะมันปรากฏที่ขอบเท่านั้น มันเป็นเรื่องบังเอิญที่มีความสุขที่ความผิดพลาดในเทอม H เกิดขึ้นเพื่อให้ดูเหมือนจริง

เหตุผลเหล่านี้ไม่เป็นที่น่าพอใจฉันต้องการแยกแยะความบ้าคลั่งนี้

ฉันต้องการชี้แจงว่าฉันไม่ได้พูดถึง blinn และ phong โดยเฉพาะแต่แทนที่จะเกี่ยวกับองค์ประกอบของเวกเตอร์ H และ R ซึ่งใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการให้เฉดสีเหล่านี้รวมถึงอื่น ๆ

สำหรับพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์แบบรุ่น Phong จึงสมเหตุสมผล อย่างไรก็ตาม n in (RV) ^ n ของโมเดลพงษ์สำหรับการประมาณพื้นผิวที่หยาบกร้านมาจากที่ไหน? ทฤษฏีที่คุณต้องเพิ่มผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์ดอทเป็นพลังงานนั้นคืออะไรยกเว้นว่ามันจะให้ผลลัพธ์ที่เหมาะสม

สำหรับแบบจำลองของ Blinn นั้นมีทฤษฎีของ microfacetทางกายภาพเพื่อสนับสนุนส่วนประกอบทั้งหมดในสมการและยังมีหลักฐานเชิงประจักษ์ว่าแบบจำลองนั้นใกล้เคียงกับพื้นผิวโลกแห่งความเป็นจริงมากขึ้น (แม้ว่าจะไม่สมบูรณ์แบบ) ครึ่งเวกเตอร์ในแบบจำลอง Blinn ใช้เป็นข้อมูลป้อนเข้าสู่ฟังก์ชั่นการแจกแจงแบบปกติ (NDF) ซึ่งเป็นการประมาณว่าการกระจายของ microfacets เกี่ยวกับพื้นผิวปกติเป็นหน้าที่ของความขรุขระผิว คือเมื่อ H-vector ชี้ไปที่ทิศทางปกติค่าสูงสุดเนื่องจาก microfacets ส่วนใหญ่ชี้ไปที่ทิศทางนั้นและความน่าจะเป็นจะลดลงตามลำดับเมื่อมุมระหว่างปกติและ H-vector เพิ่มขึ้น

Blinn-model นั้นไม่ได้สมบูรณ์แบบด้วยวิธีการใด ๆ และมันก็ไม่ได้นำเอารูปทรงเรขาคณิตของรูปแบบของ microfacet มาพิจารณา (เช่นการแรเงาและการปิดบังของ microfacets ที่มีความสำคัญเพิ่มขึ้นในมุมการเลี้ยงสัตว์)

อันที่จริงฉันคิดว่าคุณเองระบุเหตุผลว่าทำไม Blinn จึงเป็นค่าเริ่มต้นของ Phong

แต่ละเหตุผลที่คุณระบุไว้ในความเป็นจริงพื้นที่ที่ Blinn พิสูจน์ได้ดีกว่า Phong

โดยรวมแล้วสิ่งเหล่านี้นำไปสู่การ Blinn เป็นค่าเริ่มต้นที่ดีกว่า Phong

Blinn สมบูรณ์แบบไหม มันดีกว่าพงษ์เหรอ?

เลขที่

แต่มันเป็นค่าเริ่มต้นที่สมเหตุสมผล อย่าลังเลที่จะทดแทน Phong ให้กับ Blinn ในโหมด renderer / shader ที่คุณเขียน

ฉันได้ค้นพบสาเหตุของการใช้เวกเตอร์ H น่าเสียดายที่มันไม่ได้เป็นวิธีที่ใช้ในโมเดลบังแดดส่วนใหญ่ซึ่งสามารถสรุปได้ว่าไม่ถูกต้อง

สำหรับเงาสะท้อนแสงที่ต้องใช้ร่างกายต้องเป็นไปตามสมการเฟรส (ส่วนใหญ่ที่มีพื้นฐานมาจากร่างกายไม่ได้) Microfacets จะต้องทำตามสมการเฟรสซึ่งต้องอาศัยมุมของการเกิดแสงและดัชนีการหักเหของอินเทอร์เฟซเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

ตามกฎของการสะท้อนมุมของการบังต้องถูกสะท้อนด้วยมุมการสะท้อนตามพื้นผิวปกติ เพื่อให้แสงของแสงกระทบกับกล้อง - ซึ่งเรารู้ว่าทำ - มันต้องสะท้อนจากแสง - เรารู้ทิศทางของมัน ดังนั้นพื้นผิวปกติต้องถูกหักเป็นแกนกระจกสำหรับสองทิศทางนี้ นี่ให้เวกเตอร์ครึ่ง H ซึ่งอยู่ระหว่างพวกเรา คำนวณโดย normalizing ผลรวมของทั้งสอง

ตอนนี้โดยการคำนวณมุมระหว่างทิศทางแสง L และเวกเตอร์ครึ่ง H เราได้รับมุมของการตกกระทบของการสะท้อนแสงแบบจำเพาะของ microfacet และสามารถลดทอนมันได้อย่างถูกต้องโดยใช้คำว่าเฟรส

โปรดทราบว่าทิศทางการดูเท่ากับ R สำหรับไมโครฟิล์มนั้น H ไม่ใช่คำศัพท์การสะท้อน Blinn, Cook, Torrance และ Sparrow สามารถดูดมันได้ พงษ์และ Fresnel ถูกต้อง