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散射介质


光线进入半透明表面并被吸收时,会在表面内部的粒子以及表面处理方式(从光滑到粗糙)的影响下,向不同方向发生散射,随后又从表面的不同区域重新射出。这一过程属于次表面散射的一部分,其结果取决于表面的特性、介质厚度、折射率(IOR)因子、密度以及介质中粒子的相位函数。这些内容本质上是我们在
BRDF 主题中提到的双向散射表面反射分布函数的简化形式。蜡、皮肤、牛奶以及树叶等表面,都可以使用该方法进行表现。

如果你希望在 OctaneRender® 中获得最真实的次表面效果,建议使用 散射介质 或
随机游走介质,相关内容见 此处。在使用散射介质时,你同样可以像吸收介质那样使用吸收通道,我们已在前一章节中进行了说明。在真实世界的半透明表面中,散射与吸收通常是协同作用的。

#### 散射(Scattering)

该参数用于控制光线在表面内部发生散射的速度。当数值较高时,光线一进入表面就会立刻开始散射;当数值较低时,光线会在深入表面一定距离后才开始散射。一个典型的现实示例是蜡烛——光线从进入蜡烛表面的瞬间就开始发生散射。

要制作类似蜡烛的表面效果,可以降低吸收参数的浮点数值(同时配合密度和其他选项一起使用),并对密度进行调整。要控制散射速度,可以在介质的纹理插槽中添加一个 Float 或 RGB 光谱节点:

<h5>浮点纹理(Float Texture)</h5>

使用 Float 节点时,数值为 0 表示不发生散射;大于 0 的数值则决定散射发生的速度。例如,将一个 Float 纹理分配到纹理插槽中。下图展示了随着数值增大,散射速率逐渐提高的效果。

<h5>RGB 光谱</h5>

散射现象与波长有关,这一点与真实世界一致。将一个 RGB 光谱节点分配到纹理插槽,并输入任意 RGB 数值后,该数值所对应的颜色将成为主要颜色,并且相较于其他波长/颜色,其散射程度会更低。例如,如下图所示输入
RGB 值 23/200/244,绿色与蓝色成分将发生强烈散射,而红色成分的散射则相对较少(请注意,IOR 和菲涅尔同样十分重要)。当与吸收效果结合使用时,可以产生非常丰富的颜色变化,下图展示了在未使用吸收和使用吸收情况下的
RGB 散射效果对比。

散射 — RGB 光谱

#### 相位(Phase)

相位用于描述来自入射光方向的光线,有多少会被散射到观察方向(朝向视线)。理论上,散射方向是各向同性的,即向所有方向均匀散射。然而,随着粒子密度的增加,这种散射将变得不均匀,部分光线会更多地朝特定方向散射,这被称为前向散射或后向散射。相位参数用于控制散射方向——数值为
0 表示向各个方向均匀散射;数值为 -1 表示后向散射;数值为 1 表示前向散射,如下图所示。

#### 发射(Emission)

关于发射的详细说明,请参阅 理解发射(Understanding Emission) 章节。

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