Octane | 更加真实的BRDF材质特性

Octane在3.08版本之前使用的是初始版本的BRDF，这个版本中存在能量守恒，但它并没有完全发挥作用。换句话说，反射光的数量等于入射光的数量（也就是没有能量损耗）。随着BRDF模型的更新，现在你可以用Octane创建更加合理准确、符合物理定律的材质了。
下图，你可以看到默认BRDF模型和新版BRDF模型的区别。

能量守恒
新版BRDF最大的改进是符合能量守恒定律，下面我们用做个测试，新建一个球体，新建一个Texture Environment，颜色改为白色（230,230,230）。再创建一个Glossy材质球，设置如下：

• Diffuse：全黑 (0, 0, 0)
• Specular：白色 (230, 230, 230)
• Roughness：0.5
• Index：1 (禁用菲涅尔)
  

最后把渲染模式改为Pathtracing，点击渲染按钮，你会发现球体不见了，但是它就在屏幕中间。原因在哪里呢？根据能量守恒定律，球体反射光的能量应该小于入射光的能量。我们看见一团白，是因为在Octane默认的BRDF模型，反射光的能量等于入射光的能量（总是100%）。

现在改变BRDF模型，例如Beckmann，你会看到球体有了一个大概的轮廓。因为这里反射光的能量小于入射光的能量，新版的BRDF模型是完全符合能量守恒定律的，下图是BRDF类型之间的区别。

微平面（粗糙度）
随着BRDF模型的更新，Octane根据微面元理论 在微观几何层面 试图重新模拟粗糙度，主要有Beckmann、GGX、Ward。与默认的BRDF模型不同，新的3种模型允许你创建诸如“菲尼尔效应”和“各项异性粗糙度”等Octane之前没有的特性，这些特性会让Octane材质更加逼真。

这三种微观模型最大的区别是Specular Lobe（反射光的分布区域），就是在光源角度固定的情况下，BRDF的函数图像。图像像叶片，故称为lobe。Specular Lobe由微观正态分布函数（NDF，Normal Distribution Function）决定。

比如下图，在光源方向L固定的情况下，你旋转反射方向R，当R满足normalize(L+R)=N时反射亮度最强，就是图中所示情况。继续向上或向下旋转R，反射亮度都会减弱。就形成了那条绿色的极坐标曲线（当然，如果三维的话是曲面）。

下图，你可以看到粗糙度为0.2时，三个模型的反射情况。GGX会比其他模型产生更多的specular tail（类似糊掉的效果）。

各向异性
Octane的另一个新特性的Anisotropy（各向异性），利用这个特性你可以创建更加复杂的金属表面，这也是新的BRDF模型的优势。很多材质都有各向异性，例如抛光的金属、毛发和木材。你可以利用新增的3个BRDF模型来模拟各项异性，根据粗糙的不同，模拟的结果也会有所不同。

参考：http://www.aoktar.com/octane/EmperorsNewClothes.html
https://www.zhihu.com/question/314492478
https://blog.csdn.net/qq_39812022/article/details/100738395

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