RedSDK-Materialien werden durch die folgenden Komponenten bestimmt:

...

Diese Eingaben können mithilfe spezieller Parameter verändert werden:

Diffusion

The diffusion model used is Lambertian, meaning that the incoming light is diffused uniformly in every outgoing direction (i.e. in the whole hemisphere around the surface hit point). It is controlled giving one color (constant over the surface or by texel using a texture). A light that illuminates a surface produces a more visible lighting if it's aligned with the surface normal.

Reflection

In our realistic material, reflections have greater weight than two others shading components. First, the user has to choose between two different behaviors (see the figure below):

• Fresnel-like reflections: the reflection amount is proportional to the opposite of the dot product between the eye vector and the surface normal. Reflections are then stronger near the grazing angles. We use the Schlick Fresnel term approximation in our model (as in almost any other shading models found in the literature). Note that the reflection amount is still post-multiplied by the user-given reflection color.
• Uniform reflection: the reflection amount is read from the material input (constant color or texture)

Image Removed
Fresnel reflections (on the left) compared to uniform ones (on the right); in the Fresnel case, note how the reflection fades off as the angle between the eye vector and the surface normal decreases
Whatever the model you choose, reflections can be made glossy and / or anisotropic. The glossiness is a measure of the dispersion of the reflection rays around the perfectly specular reflection vector. It can be seen as the half-angle of the cone subtended by the reflection vector where reflection samples are taken. The more the angle increases the more the reflections are blurry (and will require samples to avoid too much noise; see figure below).
Image Removed
The sphere on the left is less glossy than the one on the right.
The anisotropy defines the shape of the reflections. Anisotropic materials reflect light according to the surface orientation (see figure below). It means that a local surface coordinate system is needed to handle oriented reflections.
Image Removed
The sphere on the left is isotropic as the one on the right is anisotropic. Notice how reflections are vertically distorted in the anisotropic case

Transmission

Every realistic material has its own index of refraction (IOR) When transparent, the material IOR is used to deviate light rays when they travel through the volume (see figure below).
Image Removed
The same realistic material with two different IOR values (1.02 on the left and 1.1 on the right)
As for reflections, refractions can be glossy to simulate a wide range of materials:
Image Removed
The same realistic material with (on the right) or without (on the left) refraction glossiness

BRDF - Reflection

This group lets you set the glossiness parameter of reflection. The glossiness parameters control how much the reflections/transmissions are blurry. Depending on the chosen glossiness values, the results may vary a lot:
Image Removed
Different reflection glossiness settings
Glossiness is achieved by increasing the "Anisotropy in U" and "Anisotropy in V" parameters. If both parameters are identical, then, the reflection is isotropic. If both parameters have different values, the reflection is anisotropic, like on a CD-ROM surface or on hairs and furs.
Image Removed
Parameters for a strong anisotropy

BRDF - Orientation

Image Removed
Different reflection anisotropic settings

BRDF - Transmission

Like for the BRDF - Reflection group, this one lets you set the glossiness parameter for the transmission. The IOR (Index Of Refraction) is exposed to control the amount of refraction.
Image Removed
A transparent material with different IOR

Bump and Displacement

For bump or displacement, things are a little bit different as those channels can't be color-based. The combo box is then adjusted to propose only the texture mode. The height of the bump/displacement can be set via a parameter.
Like the previous material channels, Offset, Scale and Rotation parameters are used to transform the texture mapping.
Image Removed
Difference between Bump (on the left) and Displacement (on the right)

Advanced options

When it comes to setup reflection/transmission, Fresnel support is essential. It describes the way real surfaces interacts with the light. The strength of the reflection generally depends on the viewing angle (the angle between the observer and the surface normal). For example, see how your office window panes or car paint reflect more when viewed under grazing angles rather than when front facing.
Image Removed
Difference between Fresnel (on the left) and non-Fresnel (on the right) reflections
This is also the place where you can turn on Caustics generation (both reflective and refractive) for your material.
Image Removed
A glass material with caustics turned on (on the left) or off (on the right)
A Double sided option is also available in this category to set the back-face rendering of the shape.

RedSDK Material Properties

Finally, materials also feature surface modifiers that are detailed below:

...

Bump map

...

The bump map of the realistic material affects the surface normal of the geometry at the shaded fragment.

...

...

Displacement map

...

The displacement map of the realistic material modifies the surface of the geometry that uses it.

...

Zusätzlich dazu sind folgende Oberflächenveränderungen für Materialien möglich:

Diffusion

Das verwendete Diffusionsmodell richtet sich nach dem lambert-beerschen Gesetz. Dies bedeutet, dass das eingehende Licht gleichmäßig in jede ausgehende Richtung zerstreut wird (beispielsweise innerhalb der gesamten Halbkugel um den Auftreffpunkt der Oberfläche). Die Steuerung erfolgt über eine Farbe (konstant über die Oberfläche oder durch Texel unter Verwendung einer Textur). Ein Licht, das eine Oberfläche beleuchtet, erzeugt stärker sichtbare Beleuchtung als ein entlang einer Oberflächennormalen ausgerichtetes Licht.

Reflexion

In realistischem Material haben Reflexionen größeres Gewicht als zwei weitere Schattierungskomponenten. Zunächst muss der Anwender zwischen zwei unterschiedlichen Verhaltensweisen auswählen (siehe Abbildung unten):

• Fresnel-ähnliche Reflexionen: Die Reflexionsstärke verläuft proportional zum entgegengesetzten Skalarprodukt zwischen dem Augenvektor und der Oberflächennormalen. Reflexionen sind dann nahe den Glanzwinkeln stärker. Wir verwenden in unserem Modell (wie in beinahe allen anderen in der Literatur beschriebenen Schattierungsmodellen) die Schlick-Fresnel-Annäherung. Bitte beachten Sie, dass die Reflexionsstärke nachträglich durch die benutzerdefinierte Reflexionsfarbe vervielfacht wird.
• Einheitliche Reflexion: Die Reflexionsstärke wird von der Materialeingabe abgelesen (konstante Farbe oder Textur).

Image Added
Fresnelreflexionen (links) verglichen mit einheitlichen Reflexionen (rechts). Beachten Sie, wie im Fall der Fresnelreflexion die Reflexion bei abnehmenden Winkel zwischen Augenvektor und Oberflächennormalen nachlässt.

Für beide Modelle lassen sich Reflexionen glänzend oder anisotropisch gestalten. Glanz ist ein Streuungsmaß von Reflexionsstrahlen um den perfekt spiegelnden Reflexionsvektor. Es lässt sich als der Halbwinkel des Kegels entgegengesetzt zum Reflexionsvektor sehen, an dem die Reflexionsabtastungen vorgenommen werden. Je größer der Winkel, desto verschwommener sind die Reflexionen und es werden Abtastungen erforderlich, um zu starkes Rauschen zu vermeiden (siehe Abbildung unten).
Image Added
Die Kugeln weisen unterschiedliche Glanzwerte auf.

Die Anisotropie definiert die Form der Reflexionen. Anisotrope Materialien reflektieren Licht anhand der Oberflächenausrichtung (siehe Abbildung unten). Dies bedeutet, dass ein lokales Oberflächen-Koordinatensystem benötigt wird, um ausgerichtete Reflexionen handhaben zu können.
Image Added
Die Kugel links ist isotrop, die Kugel rechts ist anisotrop. Beachten Sie, wie Reflexionen im anisotropen Fall vertikal verzerrt werden.

Transmission

Jedes realistische Material hat einen eigenen Brechungsindex. Bei transparenten Materialien wird der Brechungsindex verwendet, um Lichtstrahlen abzulenken, wenn sie sich durch das Volumen bewegen (siehe Abbildung unten).
Image Added
Das gleiche realistische Material mit zwei unterschiedlichen Brechungsindexwerten (1.02 links 1.1 und rechts)

Brechungen können wie Reflexionen glänzend sein, um eine große Bandbreite an Materialien zu simulieren:
Image Added
Das gleiche realistische Material mit (rechts) und ohne (links) Brechungsglanz

BRDF - Reflexion

Über diese Gruppe lassen sich die Glanzparameter der Reflexion einstellen. Die Glanzparameter steuern, wie verschwommen Reflexionen/Transmissionen sind. Je nach ausgewählten Glanzwerten können sich die Ergebnisse stark unterscheiden:
Image Added
Unterschiedliche Glanzeinstellugen für Reflexion

Der Glanz wird durch Erhöhung der Parameter "Anisotropie in U" und "Anisotropie in V" erzielt. Sind beide Parameter identisch, ist die Reflexion isotrop. Haben beide Parameter unterschiedliche Werte, ist die Reflexion anisotrop (wie z. B. auf einer CD-ROM-Oberfläche oder auf Haaren und Fellen).
Image Added
Parameter für starke Anisotropie

BRDF - Ausrichtung

Image Added
Unterschiedliche Anisotropie-Einstellungen für Reflexion

BRDF - Transmission

Ähnlich wie bei der Gruppe BRDF - Reflexion lassen sich hier Glanzparameter für die Transmission einstellen. Über den Brechungsindex lässt sich die Brechkraft kontrollieren.
Image Added
Ein transparentes Material mit verschiedenen Brechungsindizes

Unebenheit (Bump) und Verschiebung

Für Unebenheit oder Verschiebung verhält es sich leicht anders, da diese Kanäle nicht farbbasiert sein können. Das Kombinationsfeld wird entsprechend angepasst und bietet nur den Texturmodus an. Die Höhe der Unebenheit/Verschiebung lässt sich über einen Parameter einstellen.

Wie bei den vorhergehenden Materialkanälen werden die Parameter Versatz, Maßstab und Drehung verwendet, um die Texturzuordnung umzuwandeln.
Image Added
Unterschied zwischen Unebenheit (links) und Verschiebung (rechts)

Erweiterte Optionen

Für die Einrichtung von Reflexion/Transmission ist eine Fresnel-Unterstützung erforderlich. Die Fresnel-Unterstützung beschreibt die Art, wie echte Oberflächen mit Licht interagieren. Die Reflexionsstärke ist im Allgemeinen abhängig vom Ansichtswinkel (der Winkel zwischen Betrachter und der Oberflächennormalen). So weisen z. B. Ihre Bürofenster oder eine Autolackierung unter Glanzwinkeln betrachtet eine stärkere Reflexion auf als frontal betrachtet.
Image Added
Unterschied zwischen Fresnel (links) und nicht-Fresnel-Reflexionen (rechts)

An dieser Stelle lässt sich die Kaustik (sowohl Reflexion als auch Lichtbrechung) für Ihr Material aktivieren.
Image Added
Glasmaterial mit aktivierter Kaustik (links) und deaktivierter Kaustik (rechts)

Eine Doppelseitig-Option ist in dieser Kategorie ebenfalls verfügbar, um das rückseitige Rendern für die Form einzustellen.

RedSDK-Materialeigenschaften

...

Allgemeine Brechungsindizes