镜面材质
OctaneRender® 的镜面(Specular)材质用于表现透明电介质材料,如水或玻璃。正如前文所述,当光线照射到表面时,可能会发生反射、吸收或折射;当光线从一种介质(如空气)进入另一种介质(如玻璃)时,其行为会发生变化。这些变化取决于表面光学与几何特性。在镜面透射中,光线进入另一介质后,传播速度降低、方向改变。
在下方示意图中,一束光线从空气进入水体。大部分进入水中继续传播,部分则被水面反射。在水中,光线方向因折射而变化。
<img src="../lib/spec%20diag%20water.png" alt="水中折射示意图" / />
假设同样的光线进入玻璃,如下图,折射角度变化更加明显。
<img src="../lib/spec%20diag%20glass.png" alt="玻璃中折射示意图" / />
造成这种方向变化的原因是折射率(Refractive Index)。折射率衡量光在介质中的传播速度减慢的程度。折射率 = 光在空气(或真空)中的速度 / 光在介质中的速度。例如,玻璃的折射率约为 1.5,即光在玻璃中速度约为空气中的 1/1.5。折射率越高,折射越明显,传播速度越慢。
下图为镜面材质的用户界面示意。参数中许多与漫反射或光泽材质类似,以下主要介绍镜面材质的特色参数。

粗糙度
粗糙度参数用于控制表面反射(镜面高光)的分布。较高数值产生更锐利反射,较低数值更柔和。该参数可使用灰度/浮点数,也可用纹理沿表面变化。镜面材质还包含一个额外的粗糙度参数——扩散(Spread),用于控制镜面 BSDF 的尾部分布。
反射
反射参数用于控制镜面表面的反射强度。大多数镜面透射表面都会产生一定反射。较高反射数值让更多光子被反射、无法进入介质内部。
反射参数可用 RGB / 浮点值或纹理控制。下图反射通道使用浮点数值,反射源为环境 HDR。
<img src="../lib/Reflection_Float-DN.png" alt="镜面材质-反射(浮点)" width="800" height="356" style="vertical-align: middle;" / />
色散
在光学中,色散(又称“色度色散”) 指白光因折射定律被分解为不同颜色的现象。可见光不同波长有不同折射率。大部分材料中,波长越短折射率越大,因此短波(蓝光)比长波(红光)折射得更多。如下棱镜示意:
<img src="../lib/disperse%20prism.png" alt="色散现象" / />
色散有两种算法:阿贝数(Abbe Number)和柯西公式(Cauchy Formula)。可通过 Mode 菜单选择,如果色散系数 B 为 0.0,则不计算色散,采用基础折射。
- 阿贝数:描述透明材质的色相/饱和度;数值越小色散越强,但易产生噪点,需要更多采样;数值越大渲染更快但色散弱。
- 柯西公式:描述折射率(IOR)与光波长的经验关系。通常值很小,如硼硅玻璃约为 0.00420,IOR 1.5046。
<img src="../lib/Dispersion-Photon.png" alt="镜面材质—色散" width="800" height="450" style="vertical-align: middle;" / />
折射率
**折射率(Index of Refraction, IOR)相关解释见光泽材质章节与本节开头。下图展示随 IOR 增大,光的速度如何降低。此参数与透射(Transmission)**协同作用。
<img src="../lib/Index_Photon.png" alt="镜面材质—折射率" width="800" height="312" style="vertical-align: middle;" / />
启用**允许焦散(Allow Caustics)**可在光子追踪(Photon Tracing)核心下产生焦散效果,详见此处。上图即使用光子追踪核心渲染。
透射
透射描述光线穿越透明表面的方式(实际上是光速与折射率之比)。透射与折射率密切协同。光线进入介质时速度会降低。透射参数可用 RGB / 浮点/程序化数值控制。下方为透射浮点参数示例:
<img src="../lib/Transmission_Float-alt.png" alt="镜面材质—透射(浮点)" width="800" height="437" style="vertical-align: middle;" / />
下例为 RGB 数值透射。同步调整透射 RGB 与 IOR 可观察光线在瓶子中传播方式的变化。
<img src="../lib/Transmission_RGB-alt.png" alt="镜面材质—透射(RGB)" width="800" height="437" style="vertical-align: middle;" / />
伪阴影(通用选项卡)
伪阴影是布尔选项,为所有该材质网格启用建筑玻璃模式。启用后,镜面材质表现为建筑玻璃,透明性质可照亮封闭空间或显示外部环境。若需真实阴影和焦散,需禁用本选项(禁用后可能有噪点,需要提升采样)。
注意
焦散必须在镜面/金属材质的 IOR 通道中启用,仅适用于光子追踪渲染核心。
<img src="../lib/Fake_Shadows.png" alt="镜面材质—伪阴影对比" width="800" height="437" style="vertical-align: middle;" / />
薄壁
**薄壁(Thin Wall)**将对象渲染为极薄结构,如肥皂泡。射线在碰撞后会立即离开网格体,而不会进入介质内部。如下图所示:
<img src="../lib/Thin_Wall-2022.png" alt="镜面材质—薄壁" width="800" height="360" style="vertical-align: middle;" / />
优先级
优先级用于指导嵌套电介质(Nested Dielectrics)计算,详见嵌套电介质说明。下图左为不同立方体设置不同优先级,外层最低,内层最高。右图为所有材质优先级相同。请注意亮度和深度差异。
<img src="../lib/Nested_Dielectrics-Simple-2022.png" alt="镜面材质—嵌套电介质 优先级" width="800" height="360" style="vertical-align: middle;" / />
