渲染原理：物质的光学特性汇总-1，初中物理都学过的，都丢给老师了。。。

渲染是三维设计中永远绕不开的话题，然而光的表现，在整个场景中起到至关重要的作用，玩过摄影的童鞋应该都了解光的重要性！

举个最简单的栗子：就算你材质调节的非常完美、无懈可击，然后没有光，一片漆黑，又有卵用！~

当然想要打好光，我们就要了解光在我们日常生活中是如何运作的，他的特性有那些呢？

首先说点题外话，随着现代科学越来越发达，以前很多对光的认知早已经发生了改变，

我们小学都知道，光是以直线传播的？非也！光速是恒定且匀速的？非也！

还有过去物理学认为粒子是粒子，波是波，是两种不同的东西。

但是最新研究发现光既有粒子属性，又有波的属性，于是有了波粒二象性。

说远了，这里我们说的是渲染与物理光学特性相关的东西，

1、折射 ：

光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。这个小学就学过的，是吧？

折射率，光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力越强。

在研究玻璃材质：C4D 渲染基础 2 – 透明玻璃材质 里面预设了很多折射率，也就是说物理材质的折射率都是固定可测的，

但是实际渲染的时候，我们可以使用这个标准值，但是得到的效果并非和物理材质是一样的。

为什么会这样呢？通常我们在折射率表上查到的各种介质“固定的”折射率是指“钠黄光”（波长大概是 5893 埃,埃等于十的负十次方米）的数据。

SO , 不必深究，不必较真，了解就好！

双折射：（birefringence）是指一条入射光线产生两条折射光线的现象 。双折射是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。

透射：当光入射到透明或半透明材料表面时，一部分被反射，一部分被吸收，还有一部分可以透射过去。透射是入射光经过折射穿过物体后的出射现象。被透射的物体为透明体或半透明体，如玻璃，滤色片等。

2、反射

基本定义：光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。
物理定律：
1.在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内；
2.反射光线，入射光线分居法线两侧；
3.反射角等于入射角。
（可归纳为：“三线共面，两线分居，两角相等”。）
从一种介质中穿过另一种介质时反射角会发生改变。

反射率：又称反射本领，是反射光强度与入射光强度的比值。不同材料的表面具有不同反射率，其数值多以百分数表示，同一材料对不同波长的光可有不同 的反射率，这个现象称为选择反射。(PS:一般在渲染器中这个叫渲染强度)

镜面反射：镜面反射是指若反射面比较光滑，当平行入射的光线射到这个反射面时，仍会平行地向一个方向反射出来，这种反射就属于镜面反射。

在渲染器中，反射强度为 100%，且表面比较光滑，是可以呈现反射效果。

PS：在渲染器中，我们明明设置的反射，却看不到效果，既然是反射，辣么，你必须给他反射参照物，这样反射表面才会显示出效果啊！！！

左边和中间的都为表面光滑的立方体，添加 100%反射，呈镜面反射效果，第一个立方体，由于有反射物，

所以表面可以呈现出类似镜子、钛金属反射的效果，

而中间的立方体，没有任何反射物，表面并不能看出是镜面反射的具体材质，

右边的我们增加了 20%的模糊，反射的效果也变得模糊，有点类似磨砂金属材质。

另外值得注意的是，在材质中我们仅仅开启反射，现在我们将反射降低为 10%，可以看到，物体的颜色其实是黑色的，

而上面的物体，是因为受物体反射率(反射强度)和光照的相互作用而让我们看起来是呈亮色。

漫反射：实际上在物理世界中，是没有绝对的 100%光滑的平面，所以镜面反射是相对而言的。

那么什么漫反射呢？漫反射，是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射，所以入射线虽然互相平行，由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射，这种反射称之为“漫反射”或“漫射”。这种反射的光称为漫射光。很多物体，如植物、墙壁、衣服等，其表面粗看起来似乎是平滑，但用放大镜仔细观察，就会看到其表面是凹凸不平的，所以本来是平行的太阳光被这些表面反射后，弥漫地射向不同方向。多亏了漫反射，才能让我们从不同的角度看到物体的立体形态。

在 C4D 中的漫射设置确实没有专业渲染器强大，但作为快速产品表现，也就不要那么较真了。

菲涅尔反射：(Fresnel reflection)“菲涅尔”是一个人的名字，因为他发现了一个有关反射的光学现象。简单的讲，就是视线垂直于表面时，反射较弱，而当视线非垂直表面时，夹角越小，反射越明显。如果看向一个圆球，那圆球中心的反射较弱，靠近边缘较强。不过这种过渡关系会被折射率影响。而在真实世界中，除了金属之外，其它物质均有不同程度的“菲涅尔效应”。

开启反射--添加反射层，在反射层面板上可以看到菲涅尔层。

根据上面的设置，左边没有添加菲涅尔反射，中间是金属菲涅尔反射，右边是导体菲涅尔反射，可以看出添加了菲涅尔反射的效果相对来说显得更加真实一些。

在物理世界中，菲涅耳几乎存在 90%的反射现象里面，除了我们平时使用的镜面以外，如果你要调出真实丰富的画面不是应该考虑要不要用菲涅耳，而是要控制好菲涅耳的反射率，总的来说菲涅耳基本是必开的。当然大部分物体都是有固定的

菲涅耳折射率(IOR)：如果要获得真实的反射效果，除了激活菲涅尔反射，还必须配合正确的菲涅尔折射率，注意，不同于透明物体的折射率，这里指的是菲涅尔折射率。该参数必须大于 1.01，否则不会获得正确的效果。上图中 显示了采用不同的菲涅尔折射率产生的效果，尤其注意观察，对象的边缘和中间，反射强度之间的变化。

因为菲涅尔折射的资料太少，很多时候设置这个参数还是要靠经验，下面，给出一些常见材质的折射率，可以作为参考。
水：1.33
塑料：1.45
玻璃：1.5~1.8
钻石：2.4
金属：20~100
其他合成材料，如木材、石头、混凝土等：3~6