Riflessione di Fresnel sull'oro: canale rosso maggiore di 1?

Ultimamente ho cercato di comprendere alcuni dei principi fisici alla base dell'interazione leggera e materiale. Nel suo discorso Physics and Math of Shading , Naty Hoffman spiega la riflettanza di Fresnel e definisce il caratteristico colore speculare F ₀ di un materiale come la riflettanza di Fresnel con angolo di luce incidente di 0 °.

Sulla diapositiva 65, F ₀ di oro è dato come 1.022, 0.782, 0.344 (lineare). Hoffman aggiunge:

il suo valore del canale rosso è maggiore di 1 (è fuori dalla gamma sRGB)

Tutto ciò non ha molto senso per me. Un valore maggiore di 1 significherebbe che nelle lunghezze d'onda che contribuiscono al canale rosso, viene riflessa più energia di quella ricevuta . Succede davvero, e se sì, come e perché?

Inoltre, ecco una curva di riflettanza di Wikipedia per alcuni materiali tra cui l'oro (Au). La curva è certamente alta per lunghezze d'onda rosse intorno ai 600 nm ma non sembra superare il 100%.

Il colore RGB è un argomento un po 'più complicato di quanto sembri prontamente evidente. Il diagramma della lunghezza d'onda della riflettanza mostra il motivo abbastanza bene in realtà.

Il modello di colore RGB ha diversi problemi centrali:

• Cosa rappresentano i colori: rappresentano 3 punte in uno spettro continuo. R, G e B non sono energeticamente equivalenti per non parlare della spaziatura uniforme.
• Qual è la loro gamma: i colori in realtà non significano nulla senza informazioni sullo spazio che occupano. Nello spazio colore sRGB ipotizzato, lo spazio non copre l'intero intervallo sensibile. Esistono colori così energicamente uguali ma più vivaci.
• L'apparato sensoriale umano in realtà non sta leggendo 3 punte di colore ma i sensori si sovrappongono in modo non lineare.

Di conseguenza non si può trarre la conclusione che un canale di colore di riflettanza maggiore di 1 significhi automaticamente che l'energia viene inserita nel sistema. Questa è semplicemente una delle possibili interpretazioni.

Un'altra interpretazione è che il colore è più intenso di quello che il tuo spazio colore consente. Di conseguenza, il componente vettore colore potrebbe essere superiore a 1.

Gli occhi umani possono anche diffondere il colore da un sensore all'altro a causa della sovrapposizione dei sensori. Queste cose accadono con il cielo che sembra azzurro, ma in realtà è di un blu molto più scuro ma così intenso che lo vediamo come azzurro. Ma nelle riflessioni del 50% sembrerebbe sbagliato se non lo spiegassimo.

Alla fine, può anche significare che l'energia viene inserita nel sistema. O l'energia viene da altrove o viene generata dalla superficie.

Il rendering spesso non è una misura scientifica delle cose. Nessun principio energetico deve essere infranto per raggiungere questo obiettivo.

Summa summarum (tl; dr)

Il colore è spesso un attributo composto allo stesso tempo in quanto misura i livelli di energia e misura anche qualcos'altro. Vale a dire la posizione nello spazio colore. Pertanto, non è possibile differenziare facilmente i due segnali (energia e intensità del colore).

In questo caso è un colore più intenso perché la fonte lo dice: Al di fuori della gamma sRGB = colore più intenso di quello che può fare lo spazio colore.

Ecco un diagramma di cromaticità che include una proiezione dello spazio colore sRGB: un triangolo i cui vertici sono rosso (1,0,0), verde (0,1,0) e blu (0,0,1).

Codificare la riflettanza di una superficie come colore su F ₀ e ottenere un valore al di fuori della gamma sRGB (in qualche modo scelta arbitrariamente) è del tutto ragionevole. Significa solo che l'oro è "più rosso" di quanto sRGB possa rappresentare, perché riserva ad altri colori un'area preziosa della sua gamma dinamica.