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使用科学数据(Using Scientific Data)

05.06.2026 ADUCG RESEARCH

原文:<https://renderman.pixar.com/using-scientific-data>

概述(Overview)

Pixar Surface 材质具备很强的物理着色(physical shading)属性,但这些属性有时会让人感到难以理解。这里我们用一种更直观的方式把它讲清楚。
首先,把 specular 的模式从 Artistic 切换为 Physical。在这种模式下,你主要需要关注两个属性:

  • Refractive Index(光的折射/弯折程度)
  • Extinction Coefficient(光在表面/材质中的衰减与分布)

接下来,我们可以使用 refractiveindex.info 这类网站来查找与 specular 相关的科学数据。这里以 Gold 为例。

如果你看页面第一部分 “Optical constants of METALS”,你需要的值会以加粗形式直接给出来。很好——现在回到 Maya,把这些值填进去。

你会发现这里有三个位置都可能让你输入这些值。Maya 默认的 color picker 使用 Hue、Saturation、Value(HSV)。使用这些属性的第一个关键步骤,是把 color picker 从 HSV 切换到 RGB(0.0 到 1.0)。

我们之所以要用 RGB,是因为这个属性本质上是在控制 Red、Green、Blue 三个通道的光如何与材质相互作用。因此,我们真正想要知道的是:对于 Gold 来说,红光、绿光、蓝光各自对应的 Refractive Index 与 Extinction Coefficient 分别是多少。

作为一个科学数据网站,refractiveindex.info 并不会让你直接选择 “Red” 光,而是让你输入特定的 wavelength(波长)。我们可以查 Visible Spectrum,得到 RGB 大致对应的波长范围:

  • 620–750 nm
  • 495–570 nm
  • 450–495 nm

由于 refactiveindex.info 使用的是 µm,我们需要把它换算为 0.620–0.750 µm。你可以对 Red、Green、Blue 分别在各自区间里选一个代表值,例如:

  • Red:0.65 µm
  • Green:0.55 µm
  • Blue:0.45 µm

回到 refractiveindex.info,在 “Optical constants of METALS” 那一栏顶部输入这些 wavelength,对应返回的数值就是你应该填进 color picker 的值。用 Gold 做这一套之后,你会得到类似下面这样的结果:

这组数值在数学上是准确的,但对我个人审美来说,颜色有点偏淡。所以我这里对 Extinction Coefficient 做了一点 tweak:提高 Red、降低 Green 和 Blue,让它更偏暖一些。实际上这也并不离谱——更高 carat 的 gold 往往确实更偏暖。

最终你需要权衡:你更在意底层参数的科学准确性,还是更在意最终画面的视觉吸引力。

致谢(Acknowledgements)

Original tutorial written by S. Young and updated by Leif Pedersen.
Prism image by Suidroot [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), from Wikimedia Commons]
另见:<https://renderman.pixar.com/whats-new>

本文采用 Creative Commons BY-NC-ND 4.0 协议进行授权。

BY-NC-ND: 署名-非商业性使用-禁止演绎

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