VrayMtl | Diffuse
VrayMtl - Diffuse parameter

Diffuse


    Если сказать просто - данный параметр определяет цвет вашего материала. Это может быть локальный цвет, поцедурная карта или текстура.
    С точки зрения физики диффузный цвет это диффузное отражение - отражение светового потока, падающего на поверхность, при котором отражение происходит под углом, отличающимся от падающего. Диффузным отражение становится в том случае, если неровности поверхности имеют порядок длины волны (или превышают её) и расположены беспорядочно.
    Диффузное отражение можно измерять и получить коэффициент который называется Альбедо (от лат. albus — белый). Диапазон этого коэффициента от 0 до 1 или от 0 до 100%. Важно понимать, альбедо это не цвет - это тональная характеристика цвета, т.е к примеру зеленый, синий и красные цвета могут иметь одинаковое альбедо, т.е. одинаковый тон.
    Кто учился в художественных заведениях прекрасно знают, что разные по цвету материалы могут быть совершенно одинаковыми, если их обесцветить. Что бы определить тон на глаз, когда пишешь красками натюрморт или другое учебное задание, нужно сильно прищуриться, что бы общая картинка стала размытой и обобщенной, это помогает верно определить что светлей, а что темней.
    Вот наглядный пример, как три разных цвета, имеют одинаковое альбедо, поэтому важно понимать разницу между диффузным цветом как таковым и его тональной характеристикой, выраженное в значении альбедо.


    Для чего это нужно, почему необходимо иметь представление об альбедо? Да хотя бы для того что бы не делать диффузный цвет у белой краски равным 255,255,255 (RGB), поскольку это запредельное значение для данного материала. Альбедо для белой краски составляет от 0.7 до 0.8. Самое яркое альбедо у материала под названием Spectralon оно составляет от 0.95 до 0.99, у свежевыпавшего снега максимальное значение альбедо может быть 0.9.
    Для черного цвета, который можно встретить в повседневной жизни, альбедо составляет от 0.01 до 0.002 - это альбедо черного бархата, который из-за своей ворсистой структуры дает самый глубокий черный цвет. Относительно недавно ученым удалось получить полную противоположность Spectralon - субстанцию из углеродных нанотрубок - Vantablack. Этот материал поглощает 99,965% света, т.е. имеет альбедо 0.00035.
    На практике я ограничиваю альбедо для максимально темного цвета равным значениями от 0.005 до 0.01, а для самых светлых тонов 0.7-0.8 - это контрольные цифры, которые определяют мой рабочий диапазон. Конечно не все данные есть в интернете, но вот сводная таблица некоторых значений, которые помогут верно настроить диффузный цвет:
Spectralon 0.99 Бетон старый 0.3 Почва (сырая глинистая) 0.23 Кора древесная (дуб) 0.1
Снег 0.9 Кирпич красный 0.3 Трава, листья 0.2 (0.2 - 0.3) Краска черная 0.05
Краска белая 0.8 Почва 0.3 Песок 0.2 (0.2 - 0.4) Асфальт новый 0.05
Цемент белый 0.7 Известняк 0.3 (0.3-0.45) Шифер 0.2 Кожа (Афро) 0.05 (0.05-0.15)
Бумага белая 0.75 Камень скальный 0.3 Кожа (Иранцы) 0.2 (0.2-0.4) Уголь древесный 0.04
Цемент серый 0.55 Лед 0.3 (диапазон 0.3-0.45) Кожа (Индийцы) 0.15 (0.15-0.3) Вода 0.03 (0.03-0.1)
Бетон новый 0.5 Терракота - 0.28 (0.2-0.4) Старый асфальт 0.15 (0.15-0.20) Vantablack 0.00035
Снег старый, сырой 0.4 (0.4-0.8) Гравий 0.27 (0.18 - 0.72) Почва (чернозем сырой) 0.13
Кожа (Евро) 0.35 (0.35-0.6) Оцинкованная сталь 0.24 Кожа (Пигмеи) 0.1 (0.1-0.15)

    Что еще необходимо знать о диффузном отражение? Его может вовсе не быть, его заменяет зеркальное отражение, когда видимый глазом цвет материала формируется за счет зеркального отражения. Зеркальным отражением обладают металлы. Исходя из этого в 3D среде существует условное разделение материалов на два типа - металлы и неметаллы, есть еще прозрачные материалы (стекло, жидкости) у них гибридные свойства.
    Цвет металлов определяет их зеркальное отражение, он не имеют диффузного цвета, поэтому для такого типа материалов диффузный цвет делаем черным. Это базовое правило для физически корректного подхода к настройкам шейдеров данного типа.
    Неметаллы имеют диффузный цвет, как основную цветовую характеристику и некоторые отражательные свойства (Fresnel Reflection), которые задаются комплексным числом IOR (Index of refraction), но об этом я подробно расскажу в другой статье.
    Жидкости и прозрачные материалы имеют гибридные свойства, поскольку они, в обычном своем состоянии, не имеют диффузного цвета, как и металлы, но их отражающая способность характерна для неметаллов. Цвет прозрачных шейдеров в V-ray определяется параметром Fog Color, но это тема другой статьи.
    Надо понимать что стандартный шейдер у любого рендердвижка это базовый набор свойств материала, которые удалось описать математическими формулами и запрограммировать, да и то с некоторыми упрощениями и допущениями, поэтому в исключительных случаях возможны отступления от правил, но в 99% случаев основные возможности шейдинга справляются со своими задачами - главное понимать физику материала, который вы хотите реализовать, "разобрать" его на составляющие, которые определяют его основные свойства.
    Запоминаем! У металлов, и прозрачных материалов диффузный цвет - черный. Все остальные материалы имеют свой диффузный цвет. Для наглядности сделал небольшую таблицу, где отражена зависимость Альбедо от базовых свойств материала

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