Lecture17_材料与应用（Materials and Appearances）_GAMES101 课堂笔记
本节课主要是讲一些前沿知识，理解即可。
上图是一个图形学中的材料例举，下面介绍一些相关概念：
第一部分：Material == BRDF
一、Diffuse / Lambertian
上图是漫反射（ Lambertian）材质，每个出射光线被均匀反射到各个方向上，公式如下：
此时，brdf= 1/pi（BRDF 的取值范围是 0~1/pi）。albedo 的 取值范围是0~1.
二、Glossy material
三、Ideal reflective / refractive material （BSDF）
BSDF (散射)是 BRDF（反射）、BTDF（折射）的统称。
四、Perfect Specular Reflection
对于其计算公式如下：
从上向下看，入射和折射方向的方位角相反。
镜面反射应用效果示意如下：
五、Specular Refraction
（一）Snell's Law
为了方便计算相关变量，有 Snell's Law：
（二）Law of Refraction
其中当 \(1-\left( \frac{\eta_i}{\eta_t} \right)^2 \left(1 - \cos\theta_i \right)<0\) 即 \(\eta_i > \eta_t\) (入射介质 > 出射介质的折射率) 时，将不会有折射发生。eg. 全反射情况。
如下图，在水面下，看见的是一个锥形区域，角度为 97.2°。
（三）Fresnel Reflection / Term（菲涅⽿项）
如下图可以看见不同角度观察书，书前的影子表现不同。
其中光线主要有以下两种情况：
- 光线几乎与法线平行 ===> 完全反射
- 光线 ⊥ 法线 ===> 光线会穿过去，发生折射现象。
公式（ Formulae）
第二部分：Microfacet Material
微表面材料（Microfacet Material）的现象如下图所示，高光区域应该为澳大利亚的沙漠区域，但是通过卫星拍摄的图像确实非常光滑，类似镜面。
一、Microfacet Theory
二、Microfacet BRDF
glossy ==> 所有反射会朝着某一个宏观方向
diffuse ==> 朝各个不同的方向
计算公式：
D(i,o,h)亦为几何项
D(h)：可查询有多少反射朝着出射方向
只有法线沿着 ‘half vector h' 方向，才能将反射方向到出射方向。
gressy angle —— 光线与平面几乎平行时，容易发生 shadowing-masking 现象。
三、Isotropic / Anisotropic Materials (BRDFs)
各向同性（Isotropic）：微表面并没有一定的方向性，或者方向性很弱。
各向异性（Anisotropic）：微表面有方向性，视觉上会有一定的朝向。
各向异性——应用举例如下：
四、BRDF 性质
第三部分：测量 BRDFs
一、动机
二、测试举例
（一）基于图像的 BRDF 测量
（二）测量仪器：gonioreflectometer
三、测量过程
（一）算法步骤
（二）测量挑战
（三）表示 BRDF
（四）BRDF 库
会有一些存储要求，eg.压缩etc.
