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    心忧不前

    等级：
    前言：Vray快速3S材质2号是老版Vray快速3S材质的升级版，其效果和可调参数的详细程度都有质的飞跃。Vray快速3S材质2号包含完整的漫反射与镜面反射参数，老版则需要使用Vray混合材质才能做到这一点。

    Vray快速3S材质2号的数据计算是基于BSSRDF的，BSSRDF是Bidirectional Scattering Surface Reflectance Distributed Function的缩写，即双向散射表面反射分布函数。简单地讲就是，物体内部的光线散射是具有各向异性的，且其散射方向是可调的。你可以让物体光线在物体内部向四周呈辐射状散射，也可以让光线顺着其射入物体表面的方向散射（用来模拟牛奶、皮肤等），或让光线逆着其射入物体表面的方向散射（模拟大理石、玉等）。这样细致的参数设定，我只在Maxwell这样的物理渲染器中见过。

    老版Vray快速3S材质只有一个卷展栏、十几个参数可调，而新的Vray快速3S材质2号则有四个卷展栏、二十几个参数可调，其最终效果的可控性有明显提高。

    总述（General）

    Vray快速3S材质2号（VRayFastSSS2）主要用于渲染像皮肤、大理石这样的半透明材料。这种材质的实现基于H. Jensen（详情见教程结尾的参考）等人所最先提出的BSSRDF原理，其最终效果是次表面散射这种物理现象的近似值，同时其效果对于实际使用是足够快的。

    与老版Vray快速3S材质的不同之处在于，Vray快速3S材质2号是一个可以直接调整漫反射和镜面反射参数的完整的材质，而不需要借助于Vray混合材质（VRayBlendMtl）。准确地说，这个材质是由三个层组成的：镜面反射层（Specular layer），漫反射层（Diffus layer）和次表面散射层（Sub-surface scattering layer）。次表面散射由单一散射和多重散射这两部分组成。单一散射发生在光线在物体内部第一次反弹时（类似间接照明里的一次反弹，对散射效果的影响最大）。多重散射发生在光线在物体内第二次或第二次以上反弹时。










    预处理比率（Prepass rate）：Vray快速3S材质2号加速计算多重散射的方法是，预先计算建模表面顶点的光照信息并将其存储在光照贴图（Illumination map）中。光照贴图是与发光贴图（Irradiance map）类似的，用来计算全局光照近似值的贴图，它同样也使用Vray内置的预处理机制（Prepass mechanism），这种机制也在用插值法计算镜面反射与折射等效果时使用。这个参数决定了在预处理阶段，建模表面光照的分辨率。

    值为0时，预处理的分辨率将与渲染出图分辨率相同，即每个像素进行一个光照采样。值为-1时，预处理的分辨率将是渲染出图分辨率的一半。如果出图分辨率是100x100,那么预处理分辨率就是50x50,也就是每四个像素进行一个光照采样。为了获得高质量渲染，建议把值设为0或大于0；过低的值为产生不真实感，或在动画中产生闪烁。如果所用的预处理分辨率过低，以至于不足以计算的准确的多重散射效果，Vray快速3S材质2号将用一个简单的漫反射效果来替代多重散射效果。举例来说，当建模离摄像机很远，或表面散射很微弱时，这种替代效果也会发生。这个简化机制是由预处理模糊（Prepass blur）这个参数控制的（在选项（Option）卷展栏中）。
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    有图有真相

    下面的示例展示了预处理比率所造成的影响。为了更好的展示，将预处理模糊设为0，这样的话，即使采样不足时，也不会用漫反射来替代次表面散射。请注意，什么样的值既能减少渲染时间，又不会产生块状的错误渲染。

    解析：在下面的示例中，同为-1的预处理比率，散射半径4cm的材质的效果很不错，而散射半径1cm的材质仍有明显的错误（眼袋下缘的块状错误）。可见，材质的透明度越高（散射半径越大），所需要的预处理比率也越低，因为光线被模糊了。
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    比例（Scale）：用来决定次表面散射半径之比例的额外选项。Vray快速3S材质2号在计算次表面散射效果时，通常会使用场景所设置的单位来计算。然后，如果你的场景不是按照真实比例来建模，这个参数可以用来调整渲染效果（也就是说，直径1cm和直径1m的两个玉石球，其3S效果是不一样的；但通过这个参数，你可以让Vray把直径1cm的当成是直径1m的来渲染）。这个参数也可以调整预设材质的渲染效果，因为预设材质的散射半径虽然经过调整，但其散射比例是默认值。
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    有图有真相

    下面的例子展示了比例（Scale）参数的效果。请注意，比例的值越大，物体的半透明越强。从效果上讲，比例和散射半径的作用没有本质差别，但其可以单独地来调节预设材质的效果（如果改变散射半径，就改变了材质的物理性质，而比例参数只是影响Vray在计算3S效果时所识别的建模的尺寸，等于是欺骗的渲染器...）。

    为了更好的显示3S效果，没有开启全局光照。单一散射（一次反弹）设为光线追踪（固体）（Raytraced (solid)），材质使用的是大理石（白）。

    解析：同一半透明材质，光线能够穿透的距离是固定的。假如使用一个光线穿透距离为1cm的材质，那么建模厚度为10cm时，光线只能穿透建模的1/10；而建模厚度为1cm时，光线就可以直接穿过建模。所以，材质固定不变时，建模越小，透明度越高。因此，由下面图例可知，比例1.0就代表vray在计算散射时把建模按原尺寸的1/1来计算，比例为100就代表vray在计算散射时把建模按原尺寸的1/100来计算。
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    折射率（IOR）：材质的折射率（Index of refraction）。大多数水基材质的折射率为1.3，如皮肤。


    总体颜色（Overall color）：控制材质的总体色调。这个颜色作为漫反射和次表面两者的滤镜而起作用。

    漫反射色（Diffuse color）：漫反射部分的颜色。

    漫反射数量（Diffuse amount）：漫反射部分的数量。请注意，这个值事实上用来控制漫反射层与次表面散射层的混合程度的。当值为0.0时将没有漫反射层；当值为1.0时将只有漫反射层，而没有次表面散射层。漫反射层是用来模拟物体表面的灰尘等效果。

    次表面颜色（Sub surface color）：次表面层的大体颜色（位于漫反射层之下）。

    散射色（Scatter color）：内部散射的颜色。较亮的颜色将令光线产生更多的散射，使材质更加透明；较暗的颜色令材质看起来跟漫反射的颜色更相似。
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    有图有真相

    下面的例子展示了散**色与次表面颜色的效果，以及两者之间的关系。请注意次表面颜色是如果影响材质的外观的，而散**色只能改变内部的散射。

    在第一组图片中，次表面颜色保持为绿色不变，只改变散**色。

    解析：此时漫反射数量估计是默认的0.0，也就是没有漫反射层，次表面颜色即为材质的固有色，所以材质的受光面显示为绿色。而在背光面及阴影处，因光照不足，散**色才表面出来。
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    散射半径（Scatter radius）：控制光线散射的数量。较小的值将产生较少的光线散射，令材质看起来更接近漫反**色；较大的值让材质看起来更透明。请注意，这个值总是以厘米为单位；该材质将根据当前所选场景的单位，自动将数值转换为厘米制的数值。
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    有图有真相

    下面的例子展示了散射半径的效果。请注意，其效果和增加散射比例是一样的，不同处在于各预设材质的散射半径是不同的。

    下面的示例图片是基于预设材质中的脱脂牛奶。左下角的小正方形的边长是1cm。可看到，散射半径越大，散射越强烈，背光面和阴影也越亮。
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    相位功能（Phase function）：一个介于－1到＋1的值，用于决定光线在材质内部进行散射的大体方向。（－1到＋1的值）所形成的效果的关系，有点类似于物体表面漫反射与镜面反射的关系。光线照射到不透明物体表面后，所发生的反射只有漫反射和镜面反射（两者的总能量等于照射光线的能量）。漫反射越多（表面越粗糙），镜面反射越少；漫反射越少（表面越光滑），镜面反射越多，但两种反射的总值是不变的。

    相比较而言，相位功能控制着半透明物体反射与折射（透射）的值。当值为0.0时，光线的散射均匀地朝向各个方向（各向同性散射）；正值意味着将产生更多前向散射（即散射方向与射入光线的方向一致）；负值意味着将产生更多的反向散射（即散射方向与射入光线的方向相反）。大多数水基材质（如皮肤、牛奶）产生强烈的前向散射，而像大理石一样的坚硬材质产生反向散射。该参数对单一散射（一次反弹）的影响更大。正值减少单一散射（一次反弹）的效果，而负值从整体上加强单一散射（一次反弹）。
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    有图有真相

    下面的例子展示了相位功能的效果。它的效果变化是很微妙、很细小的。

    下面的一组图片是相位功能为不同值时的示例图，红箭头代表射入物体的光线，黑箭头代表散射光线。

    解析：为负值时，光线进入物体更深。

    楼主 2016-07-16 20:43 回复

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