Коэффициент отражения Френеля золота: красный канал больше 1?

В последнее время я пытался понять некоторые физические принципы, лежащие в основе взаимодействия света и материала. В своем выступлении « Физика и математика затенения» Нати Хоффман объясняет коэффициент отражения Френеля и определяет характерный зеркальный цвет F ₀ материала как коэффициент отражения Френеля при угле падения света 0 °.

На слайде 65 F ₀ золота дано как 1,022, 0,782, 0,344 (линейное). Хоффман добавляет:

значение красного канала больше 1 (это вне гаммы sRGB)

Все это не имеет особого смысла для меня. Значение больше 1 будет означать, что на длинах волн, вносящих вклад в красный канал, отражается больше энергии, чем принимается . Это действительно происходит, и если да, то как и почему?

Кроме того, вот кривая отражения из Википедии для некоторых материалов, включая золото (Au). Кривая, безусловно, высокая для красных длин волн около 600 нм, но, похоже, не превышает 100%.

Цвет RGB немного сложнее, чем кажется на первый взгляд. Диаграмма длин волн отражения отражает причину довольно хорошо.

Цветовая модель RGB имеет несколько основных проблем:

• Что обозначают цвета: они представляют 3 пика в непрерывном спектре. R, G и B не являются энергетически эквивалентными, не говоря уже о равномерном распределении.
• Каков их диапазон: цвета на самом деле ничего не значат без информации о том, какое пространство они занимают. В предполагаемом цветовом пространстве sRGB пространство не охватывает весь чувствительный диапазон. Так энергетически равны, но существуют более яркие цвета.
• Человеческий сенсорный аппарат фактически не считывает 3 цветовых пика, но датчики нелинейно перекрываются.

В результате нельзя сделать вывод, что цветовой канал отражения больше 1 автоматически означает, что энергия вводится в систему. Это просто одна из возможных интерпретаций.

Другая интерпретация заключается в том, что цвет более интенсивный, чем позволяет ваше цветовое пространство. В результате ваш компонент вектора цвета может быть больше 1.

Человеческие глаза также могут кровоточить от одного датчика к другому из-за перекрытия датчиков. Такие вещи случаются с небом, которое кажется светло-синим, но на самом деле оно намного темнее синего, но настолько интенсивное, что мы видим его голубым. Но в 50% размышлений это выглядело бы неправильно, если бы мы не учли это.

В конце концов, это также может означать, что энергия вводится в систему. Либо энергия приходит откуда-то еще, либо генерируется поверхностью.

Рендеринг часто не является научной мерой вещей. Для достижения этого не нужно нарушать энергетический принцип.

Summa summarum (tl; dr)

Цвет часто является составным атрибутом, в то время как он измеряет уровни энергии, он также измеряет что-то другое. А именно расположение в цветовом пространстве. Таким образом, вы не можете легко различить два сигнала (энергия и интенсивность цвета).

В этом случае это более интенсивный цвет, потому что источник говорит так: вне гаммы sRGB = более интенсивный цвет, чем может сделать цветовое пространство.

Вот диаграмма цветности, которая включает проекцию цветового пространства sRGB: треугольник, вершинами которого являются красный (1,0,0), зеленый (0,1,0) и синий (0,0,1).

Кодирование коэффициента отражения поверхности в качестве цвета при F ₀ и получение значения, которое находится за пределами (несколько произвольно выбранной) гаммы sRGB, вполне разумно. Это просто означает, что золото «более красное», чем может представить sRGB, поскольку оно резервирует ценную область своего динамического диапазона для других цветов.