Модель Кука-Торенса – отличная модель для зеркальных бликов на поверхностях с микрогранями. Вы можете использовать различные функции распределения для получения различных форм бликов, включая анизотропные.
Lafortune – это многослойная модель (т. е. это как три Фонга вместе), которая позволяет индивидуально "задавать" позицию блика на каждом слое, а также шероховатость каждого слоя. Подставляя математически совпадающие данные измеренной BRDF, вы сможете создавать страшно реалистичные изображения реальных материалов.
Существуют и другие типы BRDF, но они не так распространены. Поэтому для получения сведений используйте руководства к вашему рендереру.
Но будьте осторожны: каждый рендерер имеет свои определения вышеперечисленных типов затенения. К примеру, в 3ds Max есть Oren-Nayar-Blinn – это не что иное, как шейдер Oren-Nayar + блик по модели Блинна. А Lambert – это обычно тот же Блинн, но без блика. Так что все это сильно зависит от 3D приложения.
Очень важно перестать полагать, что трассируемые отражения в корне отличаются от модели BRDF бликов по Фонгу или Блинну. Оба эти метода имитируют один и тот же процесс – зеркальное отражение от поверхности – они просто вычисляются разными методами. Но все-таки трассируемые отражения будут отличаться, если вы переключитесь на BRDF по Фонгу или Блинну.
Использование принципа "что лучше смотрится" – это конечно правильно. Но понимание принципа работы той или иной BRDF, а также ее назначения очень важно хотя бы по той причине, что вы должны знать, от чего следует отталкиваться, чтобы получить такой материал как вы задумали.
С возрастанием мощи компьютеров будет возрастать и преобладание физически корректных визуализаций. А понимание принципов создания материалов (shading) поможет вам сделать изображения реалистичными.
Измеренная BRDF
В реальном мире микроструктура поверхности очень сложна, а модели, которые используются для описания отражений, очень просты и, к тому же, не точные. В реальной жизни каждая поверхность имеет свою уникальную микроструктуру (хотя некоторые рендереры, к примеру, VRay, уже добавляют возможность вводить данные BRDF).
Что происходит на микроструктурном уровне в реальной жизни.
Подумайте о микроструктуре поверхности как о горном массиве, смоделированном с помощью карты шумов (как например, в программах Bryce, Terragen и др.). С увеличением параметра шероховатости BRDF, увеличивается "высота" этих горных вершин. Теперь представим, что горный массив смоделирован из параллелепипедов, которые являются идеальными зеркалами. Солнце светит, а мы летим на самолете и смотрим вниз на один квадратный километр таких вот гор через объектив нашей камеры. Так вот, модель отражений BRDF, главным образом просчитывает, как много таких вот зеркал-граней отражают солнечный свет в нашу камеру.
Если поразмышлять на эту тему, то можно заметить, что некоторые зеркала будут затенены другими вершинами и, поэтому, не будут отражать свет. Аналогичным образом другие зеркала будут скрыты от нас за другими вершинами. Эти эффекты известны в литературе как затенение (shadowing) и экранирование (masking).
Даже измеренная BRDF еще не учитывает переотражения – это когда луч сначала отражается от одной грани, потом сталкивается с другой и только потом попадает в объектив камеры.
Затенение и экранирование – это два эффекта, которые есть в арсенале таких BRDF для поверхности с микрогранями как Cook-Torrance, Ward и A&S. Они моделируют эффекты от вершин на микроструктуре поверхности: затенение света другими микрогранями и блокирование объектива определенными микрогранями, соответственно. Измеренная BRDF также учитывает эти эффекты, но только как часть измеренных данных, а не как точные параметры модели.
Измеренная BRDF получается всего лишь с помощью измерения отражающей способности поверхности в зависимости от всевозможных комбинаций положений камеры и источника света. При этом используется инструмент Gonioreflectometer (Гониорефлектометр) или световая студия (Light Stage). Свойств поверхности на самом деле никто не исследует, они просто измеряют количество света, попадающего в камеру для определенного направления падающего на поверхность света.
Сама BRDF не может описать подповерхностные эффекты из-за своей сущности. Поскольку BRDF описывает суммарные данные только для одной точки поверхности. Подповерхностные же эффекты зависят от света попадающего на всю поверхность. Вот почему для функции подповерхностного рассеивания дали другое название – BSSRDF.