VrayMtl | Reflect | Part I
VrayMtl - Reflect parameter. Part I

   Параметр Reflect задает отражающую способность материала. Для откровенно матовых поверхностей данный параметр можно игнорировать, но в большинстве своем случаев все материалы имеют отражение - вопрос будет стоять только в силе этого отражения.
   Классический подход к настройке отражений у любого материала:
— Задаем цвет параметра Reflect
— Fresnel reflections активный
— Устанавливаем значение IOR


— Для диэлектриков (неметаллов) цвет рефлекта обычно белый. Для металлов устанавливают цвет исходя из текущих задач.
— Для металлов и зеркальных поверхностей параметр Fresnel reflections можно отключить или же поднять IOR до 20. С точки зрения физики материалов оба решения не правильные, но об этом чуть позже.
— IOR это комплексное число, которое не только ограничивает отражательную способность материала по закону Френеля, но и определяет силу преломления материала. IOR, по дословному переводу, это индекс рефракции материала, поэтому он и размещен изначально в разделе Refract. В редких случаях можно "открепить" зависимость между отражением и преломлением. Для этого надо разблокировать параметр Fresnel IOR в разделе Reflect и установить желаемое значение IOR для рефлекта, но я не вижу в этом особой надобности.
    Значение параметра IOR можно найти в различных источниках, я сделал выборку актуальных для 3D графики материалов, которые так или иначе можно применять на практике.
    Начну со со значений Albedo для параметра Diffuse. Об этом важно помнить при настройке отражений материалов. Прозрачные материалы и металлы, не имеют диффузного цвета — делаем его всегда черным. SSS материалы, так же как и остальные будут иметь свой диффузный цвет.

DIFFUSE ALBEDO


TYPE TRANSPARENT DIFFUSE ALBEDO
METALS NO 0.00
DIELECTRICS YES 0.00
DIELECTRICS NO 0.01 — 0.08
LIQUIDS YES 0.00
SSS MATERIALS MIXED 0.00 — 0.09

PLASICS


— Поликарбонат, Акриловое стекло - применяются в рекламной и архитектурной областях.
— Поливинил хлорид покрывает большинство поверхностей в мебельной отделке и отделочных материалов. Это глянцевые и матовые, прозрачные и непрозрачные, цветные ПВХ пленки на мебельных фасадах, ламинате, линолеуме и т.д.
— Полиэтилен в таблице представлен в PET (PETE) модификации. Это вся пластиковая упаковочная тара в пищевой промышленности.
— Целюлоза. Добавил в таблицу как возможное значение IOR для бумаги и поверхностям из натурального дерева, думаю понятно по какой причине.

NAME IOR | 0.589 µm Reflectance Abbe number
Polycarbonate | PC 1.5846 0.051161 27.86
Acrylic glass | PMMA
Crylux, Plexiglas, Acrylite, Lucite, Perspex
1.4906 0.038795 53.18
Polyvinylchloride | PVC 1.6 (unconfirmed) 0.053254
Polyethylene terephthalate | PET, PETE
Dacron, Terylene, Lavsan
1.575 0.049863
Cellulose 1.4701 0.036215 54.00

GLASS


— Стекло бытовое - окна, посуда и т.д.
— Кварцевое стекло - однокомпонентное стекло, применяемое в оптоволоконной промышлености.
— Оптическое стекло - стекло для оптических приборов с высоким коэффициентом преломления, свойства обусловлены добавкой различных оксидов металлов в состав обычного стекла. Кристаллы Swarovski это яркие представители семейства оптических стекол.
— Сапфировое стекло или лейкосапфир - это стекла для мобильных телефонов и наручных часов в премиум сегменте, а так же в ювелирной промышленности. Лейкосапфир устойчив к удару, истиранию, температуре, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации

NAME IOR | 0.589 µm Reflectance Abbe number
Glass (Soda lime glass) 1.5233 0.043012 63.97
Quartz glass (Fused silica) 1.5442 0.045758 69.96
Optical glass (Flint glass) 2.0 0,111111
Sapphire glass (Leucosapphire) 1.7681 0.076993 72.31

LIQUIDS


   В таблице представлены текучие вещества, за исключением льда. Большинство значений IOR получены из проверенных источников. Сомнения о достоверности вызывают значения для пива, сладких напитков и клюквенного сока, но... Исходя из среднеарифметического значения можно поверить этим данным, поскольку все они находятся в диапазоне 1.3-1.36, что может стать правилом для большинства текучих материалов.

NAME IOR | 0.589 µm Reflectance Abbe number
Water 1.3324 0.020314
Water, Ice 1.3097 0.017981
Ethanol 1.3616 0.023449 59.35
Beer 1.345 (unconfirmed) 0.021644
Beverages 1,34 — 1,35 (unconfirmed)
Cranberry juice 1.351 (unconfirmed) 0,022289
Blood 1.3010 0.017109

MINERAL & GEMSTONE


    Таблица минералов и драгоценных камней. Не стал забивать её всеми известными позициями по драгоценным камням, они доступны в большинстве источниках. Сосредоточился более всего на базовых вещах, которые можно встретить в интерьерной отделке. Данную группу материалов, в первую очередь, объединяет высокое значение IOR. Данный факт можно взять за правило для разработки аналогичных материалов.
— Мрамор это большая группа материалов объединенных по принципу основного компонента, а именно карбоната кальция или кальцита. Мрамор состоит на 90% из этого вещества, поэтому он определяет базовые свойства данного типа материалов.
— Гипс используют для лепного интерьерного декора, хотя его обычно покрывают белой краской. В виде отделочного камня его используют редко, так как он достаточно мягкий и не устойчив к истиранию. Но в скульптуре, мебельной отделке, в качестве плафонов у светильников используется достаточно часто. Есть камни, где отношение гипса в общей массе достигает 50-60%, остальное это кальцит. По сути это мягкий мрамор - Алебастр. Так же, в качестве поделочного камня, встречается - Селенит (морфологическая разновидность минерала гипс)
— Янтарь, по сути, это камень органического происхождения. В отделке сейчас не используется, но все мы знаем о пропавшей янтарной комнате.
— Малахит достаточно дорогой, в качестве поделочного камня используется не часто. Президентский письменный набор, выполнен из этого камня.
— Алмаз, а что про него рассказывать?
— Фарфор в бытовом применении , без покрытия эмалью, используется редко, но пусть будет.
— Зубная эмаль, ну мало ли... вдруг понадобится.

NAME IOR | 0.589 µm Reflectance Abbe number
Marble (Calcite, Calcium carbonate, Limestone,
Aragonite, Chalk, Marble, Pearl, Oyster)
1.6584 0.061334 49.91
Gypsum
(Plaster of Paris, Drierite, Calcium sulfate)
1.5530 0.046919
Amber 1.539 0,045066
Malachite 1.909 0,097642
Diamond
Carbon, Graphite, Graphene
2.4173 0.17201 55.30
Porcelain 1.504 0,040512
Tooth enamel (Hydroxylapatite) 1.655 0,060863

ORGANICS


    Тут особо нечего размещать, что удалось найти в контексте практического применения.
— Удалось найти IOR у каучука, т.е. резины, но в достоверности не ручаюсь, источник не официальный.
— Натуральный шелк.
— Оливковое масло, можно использовать для всей группы масел, как натуральных, так и синтетических. Не стал размещать в разделе жидкостей из-за характерной вязкости данных веществ.
— Мед. Информация об IOR, взята из неофициального источника. Разместил в органике, а не в жидкостях по той же причине что и масло - сильная вязкость.
    Вообще, если соотносить IOR и вязкость вещества, то можно прийти к выводу, что IOR у текучих веществ ниже, чем у вязких. Если этот факт взять за правило то для всех гелеобразных веществ (шампунь, жидкое мыло и т.д.), у смолистых веществ (смола, каучук), у маслянистых вещест - IOR будет колебаться в этом диапазоне 1.47-1.52, а у текучих материалов, как писал выше, в диапазоне 1.3-1.36

NAME IOR | 0.589 µm Reflectance Abbe number
Rubber, Natural 1.5191 (unconfirmed) 0.042463
Silk, Natural 1.5502 0.046549 39.37
Olive oil 1.47 0,036207
Honey 1.484 — 1.504 (unconfirmed)

METALS


   Металлы, как и неметаллы имеют Френелевское отражение, но оно считается по расширенной формуле, а не упрощенной как у неметалов, где достаточно одного значения у комплексного числа IOR. Через VrayOSLTex можно получить максимально корректное решение по отражению у металлов. Я уже посчитал все эти значения для основных металлов и их можно смело применять в OSL шейдере — Complex IOR.
   Более подробно, почему я использую именно такие значения для длин волн, а так же другие альтернативные решения по созданию шейдера металла можно узнать из записи стрима — ЗДЕСЬ

NAME
Wavelength 0.638 µm
n | k
Wavelength 0.532 µm
n | k
Wavelength 0.465 µm
n | k
Brass 0.32380 | 3.2948 0.65200 | 2.2754 0.94800 | 2.0115
Aluminium 1.2884 | 7.3388 0.90171 | 6.2092 0.66709 | 5.4750
Copper 0.29487 | 3.4876 0.80757 | 2.4886 1.2657 | 2.2880
Gold 0.19139 | 3.3075 0.54463 | 2.1406 1.2515 | 1.7517
Iron 2.9000 | 3.0750 2.8954 | 2.9179 2.6460 | 2.8050
Lead 1.9420 | 3.4880 1.7860 | 3.3620 1.5600 | 3.2150
Silver 0.15756 | 3.8423 0.14287 | 3.0518 0.13620 | 2.5109
Nickel 1.9900 | 4.1400 1.8775 | 3.4946 1.7650 | 3.0480
Gold-silver 50/50 0.30014 | 3.9275 0.32218 | 2.9285 0.47299 | 2.1712
Platinum 2.3382 | 4.2027 2.0382 | 3.6116 1.8793 | 3.2231

    В моих таблицах нет всей нужной информации, как нет её и в других источниках. Например не известно значение IOR для кожи, используемой в мебельной отделке, но это не является большой проблемой. Благодаря этому небольшому исследованию, с попыткой классифицировать материалы, удалось выявить определенные диапазоны IOR для материалов с характерными свойствами.

— Жидкости с хорошей текучестью | 1.30 — 1.36
— Вязкие жидкости | 1.47 — 1.55
— Пластики | 1.47 — 1.60
— Минералы | 1.50 — 2.417
— Стекло | 1.50 — 2.0
— Металлы | ???

    Очевидно что разброс достаточно небольшой и это позволяет легко проработать аналоги не измеренных материалов. Например кожу, вернее заменитель кожи, делают из полимерных составов, поэтому логично будет установить значения IOR как у пластиков или каучука
    Так же материал можно разложить на составляющие - мрамор, как мы знаем, состоит из кальцита он определяет базовые свойства мрамора. Таким образом можно в любом материале найти базу и определить IOR для основного компонента. С натяжкой, но почему бы не использовать IOR целлюлозы для дерева и бумаги, так как это базовый компонент у этих материалов. Так же как и хлопок содержит в себе 90% целлюлозы, а значит IOR целлюлозы может применяться и для хлопковых тканей.
    Ламинированое напольное покрытие, ламинат в народе - ПВХ пленка, которая покрывает основу доски с рисунком дерева. И таких примеров достаточно много, когда можно сопоставить неизвестные материалы с их аналогами или разложить на составляющие.
    О металлах. Основные металлы есть в таблице, но на практике часто попадаются сплавы (бронза, мельхиор и т.д). Самое простое решение — подобрать цвет по референсу и использовать его в Reflect, Fresnel Reflection при этом отключить.
    Все просто на самом деле... главное "включить" голову.

   Конец первой части...

PS: Статья не претендует на истину в последней инстанции, а только лишь приватные умозаключения, практикующего визуализатора. Вторая часть будет посвящена разбору частных случаев при работе с параметром Reflect.

С уважением, Павел Ушаков





Хотите знать больше и быть лучше?
Предлагаю пройти мой обучающий курс.
«V-ray | Интерьерная визуализация»