Угол измеряется относительно нормали
При фронтальном взгляде направление близко к нормали поверхности. При скользящем взгляде оно почти параллельно границе. Для обычного диэлектрика доля отражённого света меняется между этими условиями. Криволинейный предмет поэтому часто имеет более выраженное отражение у силуэта без необходимости рисовать светлую кайму в текстуре.
У шероховатого материала Fresnel относится к локальным микрограням, а не только к усреднённой нормали объекта. Из-за распределения ориентаций эффект не сводится к простому градиенту от центра сферы к краю.
Версия и обработка изображения
Blender Manual 3.5 — архив документации от 23.02.2023; точная версия интерфейса отдельных кадров не указана. Преобразование в WebP без потерь; исходные размеры сохранены; без кадрирования, дорисовки и удаления подписей. Все авторы и источники.
Связь с показателем преломления
Для гладкой границы двух диэлектриков отражение при нормальном падении связано с отношением показателей преломления. При переходе из воздуха в материал с IOR около 1,5 получается около четырёх процентов отражения. Это учебный пример для конкретной границы, а не универсальное значение всех пластиков и стёкол.
Внутри жидкости или между двумя прозрачными слоями относительный контраст IOR будет другим. Поэтому материал, настроенный для воздуха, нельзя автоматически считать оптически точным при помещении в другую среду. Вложенные поверхности требуют корректной модели границ.
ПОПРОБУЙТЕ САМИ · МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
Как угол меняет отражение
Свет идёт из воздуха в прозрачный диэлектрик. Измените угол к нормали и показатель преломления материала.
Формула: F₀ = ((η − 1)/(η + 1))²; F(θ) ≈ F₀ + (1 − F₀)(1 − cos θ)⁵
Аппроксимация Шлика для одной гладкой границы без поглощения. Отражённая и прошедшая доли мощности складываются в 1. Здесь нет металлов, поляризации, тонких плёнок и полного внутреннего отражения.
Источники: Filament: Fresnel · PBRT: отражение и преломление
Почему металлы особые
Проводники описываются комплексными оптическими параметрами, связанными с поглощением. Их отражение может быть окрашено и вести себя иначе, чем у обычного диэлектрика. Упрощённый metalness workflow скрывает эту сложность за удобными параметрами, но не превращает металл в пластик с очень большим IOR.
Для покрашенного металла видимая поверхность часто является диэлектрической краской или лаком. Поэтому не следует делать весь автомобиль «металлическим» только потому, что под краской находится металлическая панель. Слой покрытия меняет оптическое взаимодействие.
Приближения и художественное управление
В интерактивных шейдерах часто используют приближённые формулы Fresnel. Они экономят вычисления и дают удобное управление, но имеют область применимости. Пользовательские falloff-карты также могут создавать похожий краевой эффект, хотя не обязательно сохраняют физическую связь отражения и пропускания.
Практическая рекомендация: различайте оптический Fresnel в модели материала и художественную маску по углу. Последняя полезна для стилизации, но её нельзя без проверки использовать как доказательство физической точности шейдера.
Как проверять отражение
Поставьте объект в окружение с чёткими светлыми и тёмными областями. Посмотрите фронтально, затем под острым углом, не меняя экспозицию. Если край остаётся тёмным, проверьте отражаемое окружение, нормали, roughness и видимость источников. Отражение не обязано выглядеть светлым: оно может отражать чёрную часть сцены.
Избегайте проверки только на белом фоне. На нём трудно отличить изменение отражательности от одинаковой яркости окружения. Для прозрачного предмета одновременно смотрите через поверхность: распределение отражения, преломления и поглощения должно согласовываться, иначе материал может казаться и слишком зеркальным, и неестественно прозрачным.
Полезно сравнить две одинаковые сферы: с физической моделью границы и с простой угловой маской. Под одним светом они могут выглядеть близко, но при смене окружения и добавлении пропускания различия становятся заметными. Этот опыт не запрещает художественную маску, а показывает её назначение. Выбирайте её, когда нужен конкретный визуальный эффект, и не используйте результат как измерение оптических свойств реального материала.