各向异性的材质研究

昨天发了碳纤维材质的教程后，看到一个评论说各向异性这个材质没搞明白。

这个材质其实我也是第一次接触，昨天其实也每太理解清楚，今天特地研究了一下，基本搞明白是个什么意思了，也明白为什么EsbenOxholm大神会选择这个材质来做碳纤维材质了。

我首先找到了一个关于材质分析的文章，链接是

链接

9、各向异性

前文已经提到了表面的微几何体。从宏观来看，在我们渲染模型网格时，使用凹凸贴图或法线贴图就可以描述表面小的细节。 但还是有一些微小的凹陷，裂缝或突起，而用肉眼是很难看清楚的，而且这些微几何体是有规律分布的，它小到连正常大小的法线贴图也无法来表现，虽然肉眼无法看到，但这些微观特征，还是对diffuse和specular产生了影响。光虽然向四处反射，但是有规律的，在模型表面有的地方强，有的地方弱，有的没有，这就是各个方向不同。

翻译一下就是由于一些肉眼不可见的裂痕等缺陷，会造成从不同角度看这个材质会有不同反射特征

我们来用控制变量法实验一下：

第一张图是X方向的粗糙度为0.15，Y方向的粗糙度为0的时候，可以看到从这个角度看材质是粗糙度比较高的

第二张图是X和Y方向的粗糙度都是0，整个材质呈现光滑的反光特征

第三张图是X方向粗糙度为0，Y方向粗糙度为0.15，材质呈现的反光特征相比第一张图来说是光滑的，相比第二张图来说是有一点粗糙，并且高光形状生了扭曲。

第四张图的材质参数与第三张图保持一致，但是相机旋转了90度（也就是观看材质的角度转了90度），材质呈现效果与第一张图是一样的。

第四张图是X和Y粗糙度均为0，调整了高光参数，材质成效效果接近于普通塑料。

总结一下就是：

1. 当X和Y两个方向的粗糙度相同时，使用各向异性就没有必要了

2. 在各向异性材质中，高光参数可以参考其他材质的折射指数来理解，参数越高，折射越强，效果越接近于金属，参数越低，折射越弱，效果越接近于塑料

3. X与Y两个方向粗糙度不同时，从不同角度其反射特征也不一样，这也是EsbenOxholm选择各向异性来制作碳纤维材质的原因，因为碳纤维材质的底层是由两个不同方向的纤维交错而成，不同防线的纤维反射特征也不一样，采用各向异性可以在其折射指数（在该材质中为高光）相同的情况下通过改变X与Y的粗糙度实现不同的反射特征。

我们再来看一下碳纤维材质的编辑参数

第一个各向异性我设置了0.16，Y方向设置了0.02，高光全白，漫反射全黑

第二个各向异性X方向我设置了0.02，Y方向设置了0.16，与第一个刚好反过来，高光全白，漫反射全黑，唯一的变量就是XY的粗糙度相反，两个各向异性却表现出了不同的反射特征

当我把第二个各向异性的粗糙度设置为与第一个一样的X方向0.16，Y方向0.02时，呈现的效果就变成看不出两个不同方向的纤维了。