Dielectrics and MetalsDielektryki i metale

One number, nearly constantJedna liczba, prawie stała

A dielectric's Fresnel, from raytracing-book (Chapter 7), is computed from one real index of refraction — how many percent of the light bounces off when looking straight at the surface: Fresnel dielektryka z raytracing-book (Rozdział 7) liczy się z jednego, rzeczywistego współczynnika załamania — ile procent światła odbija się przy patrzeniu wprost na powierzchnię:

For most dielectrics you meet in lookdev, this number is practically constant across the whole visible spectrum — which is why the specular on a red plastic ball is white, not red (raytracing-book, Chapter 10). A dielectric's color comes entirely from its diffuse, from selective pigment absorption under the surface, never from the specular. Dla większości dielektryków spotykanych w lookdevie ta liczba jest praktycznie stała w całym widmie widzialnym — dlatego specular na czerwonej plastikowej kuli jest biały, nie czerwony (raytracing-book, Rozdział 10). Kolor dielektryka pochodzi wyłącznie z diffuse, z selektywnej absorpcji pigmentu pod powierzchnią, nie ze specularu.

Ballpark values, IOR as a single real number — the full derivation of Schlick's formula is in raytracing-book, Chapter 7. Wartości orientacyjne, IOR jako pojedyncza liczba rzeczywista — dokładne wyprowadzenie wzoru Schlicka jest w raytracing-book, Rozdziale 7.

Two numbers, both wavelength-dependentDwie liczby, obie zależne od długości fali

A metal doesn't have one IOR — it has a complex index of refraction, n + ik, where the real part n governs the same thing it does for a dielectric (the phase velocity of light in the medium), and the imaginary part k, the extinction coefficient, describes how fast the wave dies out just below the surface — for a metal, in practice, almost instantly, since light never really penetrates. Both parts, n(λ) and k(λ), vary strongly and independently with wavelength. This isn't a nuance you can skip: it's exactly this mechanism that makes gold yellow and silver nearly white. raytracing-book's Appendix AO derives why — a metal's free electrons respond to light like an oscillator with no resonant frequency, and a specific color (gold, copper) adds interband transitions on top, a purely quantum effect outside the simple classical model. Metal nie ma jednego IOR — ma zespolony współczynnik załamania, n + ik, gdzie część rzeczywista n steruje tym samym, czym u dielektryka (prędkością fazową światła w ośrodku), a część urojona k, współczynnik ekstynkcji, opisuje, jak szybko fala gaśnie tuż pod powierzchnią — u metalu w praktyce natychmiast, bo światło w ogóle nie wnika do wnętrza. Obie części, n(λ) i k(λ), zmieniają się silnie i niezależnie z długością fali. To nie jest niuans do pominięcia: to dokładnie ten mechanizm sprawia, że złoto jest żółte, a srebro prawie białe. Raytracing-book, Dodatek AO wyprowadza dlaczego — swobodne elektrony metalu reagują na światło jak oscylator bez częstości rezonansowej, a konkretny kolor (złoto, miedź) dokłada jeszcze przejścia międzypasmowe, efekt czysto kwantowy, poza prostym modelem klasycznym.

The practical result: a metal's head-on reflectance (the equivalent of a dielectric's R0) is no longer one number, but an R, G, B triple — and that triple is exactly what you paint as a metal's specular color. Praktyczny skutek: reflektancja metalu przy patrzeniu wprost (odpowiednik R0 dielektryka) to już nie jedna liczba, tylko trójka R, G, B — i to właśnie ta trójka jest tym, co malujesz jako kolor specularu metalu.

Measured reflectance at 0° (looking straight on), linear space — a commonly cited starting set in production (among others, from Naty Hoffman's physically based shading courses). Aluminum and silver are nearly neutral — which is why they read as "silvery," while gold and copper clearly don't. Zmierzona reflektancja przy 0° (patrząc wprost), przestrzeń liniowa — powszechnie cytowany zestaw startowy w produkcji (m.in. z kursów Naty'ego Hoffmana o physically based shading). Aluminium i srebro są prawie neutralne — to dlatego wyglądają „srebrzyście”, a złoto i miedź wyraźnie nie.

Metalness vs. Face/Edge Color — two routes to the same complex IORMetalness kontra Face/Edge Color — dwa sposoby na to samo zespolone IOR

Neither shader forces you to type in the real n and k. Arnold gives you a metalness slider: at 1 it tints the entire specular with the color from base_color and zeroes the diffuse — an approximation, not a true complex Fresnel, but close enough that most shots never show the difference. PxrSurface goes a step further and exposes two independent colors: Specular Face Color (head-on reflectance — exactly the triple from the table above) and Specular Edge Color (reflectance at grazing angle). These aren't two arbitrary sliders — they're a specific, well-known approximation (Schlick extended with "edge tint," Gulbrandsen 2014) that reproduces the complex-IOR Fresnel curve with two colors, faithfully enough for lookdev, without ever entering a single complex number. Żaden z shaderów nie zmusza Cię do wpisywania prawdziwych n i k. Arnold daje suwak metalness: przy wartości 1 barwi cały specular kolorem z base_color i wygasza diffuse do zera — to aproksymacja, nie prawdziwy zespolony Fresnel, ale wystarczająco dobra, żeby w większości ujęć nie było widać różnicy. PxrSurface idzie o krok dalej i wystawia dwa niezależne kolory: Specular Face Color (reflektancja patrząc wprost — dokładnie ta trójka z tabeli wyżej) i Specular Edge Color (reflektancja pod kątem, przy grazing angle). To nie przypadkowe dwa suwaki — to konkretna, znana aproksymacja (Schlick rozszerzony o „edge tint”, Gulbrandsen 2014), która dwoma kolorami odtwarza krzywą Fresnela zespolonego IOR wystarczająco wiernie dla lookdevu, bez podawania ani jednej liczby zespolonej.

PxrSurface names this outright as modes: Artistic (the default — you paint Face/Edge Color and a Fresnel Exponent controlling how fast the transition happens, the closest feel to Arnold's own workflow) versus Physical (you enter the real Specular IOR and, for metals, an Extinction Coefficient — more accurate, but n/k numbers are hard to judge by eye). Pixar's own Arnold-to-PxrSurface converter exports to Physical mode, since it can compute exact IOR/extinction numbers programmatically from Arnold's values — but for manual work, Artistic remains the more practical choice, precisely because a human can judge a color, not a complex number. PxrSurface nazywa to wprost trybami: Artistic (domyślny — malujesz Face/Edge Color i Fresnel Exponent sterujący szybkością przejścia, najbliższe workflow'owi Arnolda) kontra Physical (wpisujesz prawdziwy Specular IOR i, dla metali, Extinction Coefficient — dokładniejsze, ale liczby n/k trudno wyczuć na oko). Oficjalny konwerter Pixara z Arnolda na PxrSurface eksportuje do trybu Physical, bo potrafi policzyć dokładne IOR/extinction programowo z wartości Arnolda — ale przy ręcznej pracy tryb Artistic jest praktyczniejszym wyborem, właśnie dlatego, że człowiek potrafi ocenić kolor, a nie liczbę zespoloną.