Refletância Fresnel de ouro: canal vermelho maior que 1?

Ultimamente, tenho tentado entender alguns dos princípios físicos por trás da interação luz e material. Em sua palestra Física e Matemática de Sombreamento , Naty Hoffman explica a refletância de Fresnel e define a cor especular característica F ₀ de um material como a refletância de Fresnel no ângulo de luz incidente de 0 °.

No slide 65, F ₀ de ouro é dado como 1,022, 0,782, 0,334 (linear). Hoffman acrescenta:

seu valor de canal vermelho é maior que 1 (está fora da gama sRGB)

Tudo isso não faz muito sentido para mim. Um valor maior que 1 significaria que nos comprimentos de onda que contribuem para o canal vermelho, mais energia é refletida do que é recebida . Isso realmente acontece? Se sim, como e por quê?

Além disso, aqui está uma curva de refletância da Wikipedia para alguns materiais, incluindo ouro (Au). A curva é certamente alta para comprimentos de onda vermelhos em torno de 600nm, mas não parece ultrapassar 100%.

A cor RGB é um assunto um pouco mais complicado do que parece aparente. O diagrama do comprimento de onda da refletância mostra a razão bastante bem, na verdade.

O modelo de cores RGB tem vários problemas centrais:

• O que as cores representam: Elas representam três espigas em um espectro contínuo. OR, G e B não são energeticamente equivalentes e muito menos espaçados.
• Qual é o alcance deles: as cores, na verdade, não significam nada sem informações sobre o espaço que ocupam. No espaço de cor sRGB assumido, o espaço não abrange todo o intervalo sensível. Tão energeticamente iguais, mas existem cores mais vivas.
• Aparelhos sensoriais humanos não estão na verdade lendo três picos de cores, mas os sensores se sobrepõem de maneira não linear.

Como resultado, não se pode concluir que um canal de cor de refletância maior que 1 significa automaticamente que a energia é inserida no sistema. Essa é simplesmente uma das possíveis interpretações.

Outra interpretação é que a cor é mais intensa do que o espaço de cores permite. Como resultado, seu componente do vetor de cores pode ter mais de 1.

Os olhos humanos também podem sangrar de cor de um sensor para outro devido à sobreposição dos sensores. Essas coisas acontecem com o céu que parece azul claro, mas na verdade é azul muito mais escuro, mas tão intenso que o vemos como azul claro. Mas em reflexões de 50%, pareceria errado se não explicássemos isso.

No final, também pode significar que a energia é inserida no sistema. Ou a energia vem de outro lugar ou é gerada pela superfície.

A renderização geralmente não é uma medida científica das coisas. Nenhum princípio energético precisa ser quebrado para alcançar isso.

Summa sumum (tl; dr)

A cor geralmente é um atributo composto, ao mesmo tempo que mede os níveis de energia e também mede algo diferente. Nomeadamente a localização no espaço de cores. Assim, você não pode diferenciar os dois sinais (intensidade de energia e cor) facilmente.

Nesse caso, é uma cor mais intensa porque a fonte diz o seguinte: Fora da gama sRGB = cor mais intensa do que o espaço de cor pode produzir.

Aqui está um diagrama de cromaticidade que inclui uma projeção do espaço de cores sRGB: um triângulo cujos vértices são vermelho (1,0,0), verde (0,1,0) e azul (0,0,1).

Codificar a refletância de uma superfície como a cor em F ₀ e obter um valor fora da gama de sRGB (escolhida de maneira arbitrária) é totalmente razoável. Significa apenas que o ouro é "mais vermelho" do que o sRGB pode representar, porque reserva uma área valiosa de sua faixa dinâmica para outras cores.