什么是菲涅尔效应( Fresnel Effect)

记得刚开始学习渲染器的时候,对菲涅尔这个概念也是懵懵懂懂。前几天被人问起,也没有很好的解释清楚,这时我明白自己掌握的这块知识还不够,所以打算写这篇小短文来巩固一下,也希望给新人一个小小的提示。

菲涅尔效应是我们世界里的一个真实现象,它表明了镜面反射的强度如何根据您的视角而变化。看下图,感受一下不同的视角,桌面的反射是如何变化的。你是否发现,当视角变低时,桌面小铁桶的倒影更加清晰?


菲涅尔效应表明,从任何给定表明反射的光线量取决于视角的角度。

这意味着什么呢?

比如我们观察任何大小的液体,当我们低下头直视水面,我们可以透过水面看到水下的样子。

而当我们的视线与水面形成夹角,这个角度越小,你看到的反射强度越大,越看不到水面下的样子。如下面这张图的视角,不是站起来垂直往下直视积水处,而是几乎与水面平行,想象一下你是不是快趴在地上往水面上看?而这时你可以看到它反射的周围景象,天空、树、篮球框等等,而你看不到水下的样子。


除了光滑的表面,粗糙的表面也是一样。然后在相同光照强度下,粗糙度的不同,使反射方向随机化,这导致反射看起来暗淡或模糊,它不会像水面一样反射出清晰的周围环境。

所以,菲涅尔效应的原理很简单 ,视线与平面(表面)的夹角,大角度=弱反射,小角度=强反射。




曲面物体,同样的现象,两侧反射非常强。 

菲涅尔效应无处不在,在生活中我们常常忽视它。现在看看你的周围,不管是地板、塑料还是其他东西,像我一样蹲下来,看看它的反射是如何变化的,这是很有趣的现象。我希望简单的语言可以让它简单易懂,希望你获得了知识。

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