翻看前面教程的时候发现，没有系统的讲过standard_surface的各项属性，只是穿插零散的讲了一些，这里汇总讲解一下，当作一个“复盘”，希望能够帮助大家更好的了解standard_surface着色器。
在新版C4DtoA中，standard_surface是一个非常重要的着色器，很多着色器都要结合它来运用。它相当于一个基层着色器，搞懂了这个，在学习其他着色器时也会更容易理解。
下面主要讲解一下standard_surface各项属性，具体使用方法本篇不涉及，前面【材质】第一篇教程就是讲解的Standard surface，忘记的童鞋可以再看一下：【材质（一）】Standard surface 标准着色器
本篇非常非常长，建以先马再看。可以先快速浏览一遍，有一个基本的印象，遇到具体使用场景时再回来看相应参数设置，这样会更好理解，也更能记忆深刻。
Base
Base控制对象的基础表现，类似旧版中Diffuse。
【Weight】
- Base color的权重，默认值0.8
【Color】
- 表面在100%亮度的白色光源下呈现的颜色（基色）；
- Base color定义了光线在表面下散射时，RGB光谱中每个不被吸收成分的百分比；
- 金属通常拥有黑色或非常黑的基色，但腐锈的金属还是会需要其他基色；
- 基色通常是必须的；
【Diffuse Roughness】
- 控制表面粗糙度；
- 遵循具有表面粗糙度的Oren-Nayar反射模型；
- 当值为0时，相当于Lambert反射；
- 较高的值将导致较粗糙的表面，使对象看起来更像混凝土，石膏或沙子等材料；
【Metalness】
- 随着值越来越接近1.0，对象金属性质越明显；
- 值为1.0时，将使用完全镜面反射和复杂的菲涅耳；
模拟类似镜子的效果时，需要将 Metalness值设置为1，Base Weight值设置为 1，Specular Roughness值为 0。
因为当启用 Metalness时，Specular Weight和 Specular Color仅控制边缘色调（edge tint），Base仍受 Roughness（包括 Base Diffuse roughness和 Specular Roughness）影响，当 Metalness值为1.0时，Diffuse roughness会自动关闭，但 Specular Roughness仍会产生影响，因此要想得到光滑锐利的镜面效果 Specular Roughness的值应为 0。金属外观使用 Base Color（facing）和 Specular Color（edge tint）参数进行控制，并自动翻译成物理 η 值和 κ 值，用非常易于调整和编辑的颜色保证外观一致性。
下面列举一些真实世界中表现不同金属特性的值：
-
Metalness的值在 0.0~1.0之间时可被用于产生纹理，例如生锈的铁。金属表面光滑干净的区域拥有更多的镜面反射，腐锈的区域拥有更多的漫反射：
将生锈的铁（或其他金属）贴图连接到Metalness
【Metal presets】
- 提供的一些金属预设，可以保存/加载自定义预设。这些预设和上面表格中金属特性值是一致的；
Specular
Specular控制对象的镜面反射（高光）。
【Weight】
- Specular的权重，影响高光的亮度；
- 值越高，对象将拥有更亮的高光：
【Color】
- 镜面反射的颜色，可以利用此参数对高光“染色”；
- 只能对部分金属使用彩色高光，非金属表面通常不具有彩色高光；
【Roughness】
- 控制镜面反射（高光）的粗糙度/光泽度；
- 值越低，反射越清晰，表面越光滑；值越高，反射越模糊，表面越粗糙（例如磨砂效果）；
- 在极限情况下：当值为0时会得到完美锐利的像镜子一样的反射；当值为1时，近似漫反射效果；
- 想要得到丰富的高光变化，需要利用贴图来实现；
曲面（surface）的“微观”特征影响光的漫射和反射。这种“微观曲面（micro surface）”细节对镜面反射具有最显著的影响。 下图中可以看到，入射的平行光线照射到粗糙曲面时会返回部分光线，并且返回的光线朝不同方向发散，表面越粗糙，反射光就越发散，表面就越“模糊”：
由于Standard surface的节能属性，镜面高光的亮度会自动由其尺寸大小决定。在下面的例子中，所有材料均反射相同数量的光线，但较粗糙的曲面会将光线向多个方向散射。然而，由于粗糙度较低，曲面反射的光线会更集中：
如果要获得曲面丰富的高光变化，需要将贴图连接到Specular Roughness。 这不仅会影响高光的亮度，还会影响它的大小和环境反射的清晰度。
如果想要查看Specular Roughness连接贴图后产生的效果变化，可以利用Range shader。
Specular Roughness[镜面粗糙度]同时影响Specular reflrction[镜面反射]和Refraction[折射]。如果需要，也可以通过Transmission Extra Roughness参数来为折射添加一些额外的粗糙度。当然也可以利用Coat在锐利的折射（比如玻璃材质）上创建一个粗糙的反射层：
【IOR】
- IOR（Index of Refraction，折射率）参数定义了材质的Fresnel reflecticity[菲涅尔反射率],并且默认使用角函数。有效的IOR定义面向观察者的曲面 和曲面边缘 之间的反射的平衡。
调节IOR可以看到，在整体反射强度保持不变的情况下，正面的反射强度变化了很多：
使用非常高的 IOR值（产生的效果）与 Metalness颇为相似。如果将 Base Color设置成 Specular Color，Speculr Color设置为黑色，看起来将会和 Metalness产生的效果一模一样。不同的是，在 Specular Color控制边缘色调 (edge tint)的同时，IOR还可以让你得到一个额外的边缘折射。金属菲涅尔的工作原理与新版中 Complex IOR shader一样，参数具有艺术性。
通常，IOR应用于塑料，玻璃或皮肤材质（介电菲涅尔），Metalness应用于金属材质（导电菲涅尔并伴随 Complex IOR）。另一个原因是，在 0~1范围内，Metalness更易于纹理化处理，并且在使用像来自 Substance painter这样的应用程序的材质纹理时，Metalness的效果要好于 IOR。
-
Specular IOR with Transmission
默认值1.0是真空折射率。例如，在真空区域对象的IOR值为1.0即意味着不折射任何光线。简单来说，1.0意味着“不折射”。Standard surface着色器假设所有几何体都具有面向外部的法线，对象嵌入在空中（IOR 1.0）,并且没有叠加的曲面。
玻璃材质折射率默认为1.52 -
Normals[法线]
法线是始终垂直于某平面的虚拟线。控制面的朝向。
在渲染具有折射的曲面时，几何的法线面向正确方向非常重要。在下面的例子中（左图），可以看到面向正确方向（向外）的法线与面向内部（不正确）的法线之间的差异。这对于渲染具有“双面”厚度的材质尤为重要，例如玻璃杯。然而，对于玻璃中的气泡（中间图），反过来才是正确的。气泡的几何法线应该反过来，并且气泡应与玻璃几何结构相结合。法线方向在渲染“单面”玻璃，也同样重要，如汽车挡风玻璃（右图）：
如果在应该折射的地方看到黑色，则可能没有足够高的Transmission Ray Depth值（可在渲染设置的Ray Depth部分找到）。 默认值是8，这对大多数情况已足够。
IOR中有一些材质预设值(Presets)可以使用：
【Anisotropy】
-
Anisotropy reflects[各向异性反射]和透射具有定向偏差的光线，导致材料在某些方向上显得粗糙或光泽。 Anisotropy的默认值是0，这意味着"Isotropic[各向同性]"。 当值越接近1.0时，曲面在U轴中变得更加各向异性。
各向异性适用于纹理方向清晰的材料，例如拉丝金属，它具有形成“拉伸”各向异性反射的微小凹槽：
各向异性反射适用于拉丝金属效果，如下面的例子：
- 使用各向异性时，能够看到反射高光。 通过启用平滑细分切线（Arnold subdiv_smooth_derivs参数），可以移除多面体的一些“小面”。 考虑到这一点，polymesh中应至少有一个细分迭代（subdivision iteration）才能工作。
【Rotation】
- Rotation值可以改变UV空间中各向异性反射率（anisotropic reflectance）的方向。 在0.0时，没有旋转，而在1.0时，效果旋转了180度。
- 对于具有拉丝金属的曲面，Rotation将控制材料拉斯纹理的角度； 对于金属曲面，各向异性高光显示应该在垂直于纹理的方向上延伸。
- 可以将纹理贴图连接到Specular Rotation。 这样做时，建议避免纹理过滤（texture filtering）。 这意味着禁用MIP-mapping并禁用放大过滤器（magnification filter），该过滤器默认设置为“smart bicubic”。 一种方法是将image节点的mipmap_bias设置为一个强负值，如-8，这意味着“使用比平常更高的8 MIP级别的分辨率”。
P.S. 关于Texture Filtering
Texture是要贴到三维图形表面的，而三维图形上的pixel中心和texture上的texel中心并不一至（pixel不一定对应texture上的采样中心texel），大小也不一定一致。当texture大于三维图形表面时，导致一个pixel被映射到许多texel上;当texture小于三维图形表面时，许多个象素都映射到同一texel。
当这些情况发生时，texure就会变得模糊或发生错位、产生马赛克。要解决此类问题，必须通过技术平滑texel和pixel之间的对应。这种技术就是Texure Filtering。
不同的过滤模式，计算复杂度不一样，会得到不同的效果。过滤模式由简单到复杂包括：Nearest Point Sampling（最近点采样），Bilinear（双线性过滤）、Trilinear（三线性过滤）、Anisotropic Filtering（各向异性过滤）。*
Transmission
Transmission允许光线穿透表面在表面之下散射，通常应用于玻璃材质或水等透明材质；
四舍五入等于透明度；
单反用到该参数的对象，都需要关闭Opaque（位于Arnold Parameters），否则会出不正确显示；
【Weight】
- Transmission权重，值越大，光线穿透表面越深；
- 注意，必须为已分配Standard surface的对象禁用Opaque，Transmission才会起作用；
- 如果在应该透明的部分呈现黑色，说明可能光线深度（Ray depth）的值过低，Ray Depth在Render Setting[渲染设置]中可以找到。默认Ray Depth的值是2；
【Color】
- 控制Transmission颜色；根据折射光线（Refracted ray）行进的距离过滤折射；
- 在介质内，越长的光受Transmission Color影响越大，例如一块厚度不同的彩色玻璃，较厚的部分颜色更深；
- 效果呈指数，并且用比尔定律（Beer's Law）计算；
- 建议使用浅色、微妙的颜色；
如果使用完全饱和的颜色（例如，RGB(1,0,0)），Arnold解析执行时会允许所有红色光线进入，没有任何绿色和蓝色光线。Transimission Color的值接近 0时，会使介质内部会变得非常密集以阻挡所有光线，即使将 Depth设置为像 0.001这样小的值，可能也不会有太大区别，因为无论如何，解析时的 Depth都很大。
悄咪咪的说，看的一脸懵逼了似不似？？？？哈哈哈，憋害怕，不懂的话多试试就知道了，还不懂就略过，会用就行，不必深究，这只是一个设计工具，idea才最重要。
- 如果对象阴影需要同Transimission Color颜色值相同，则禁用选定对象Opaque。在下面例子中可以看到，启用 Opaque时，光线不能穿过球体，阴影为黑色（如果你看起来是深蓝色，那是因为视觉错误）；禁用Opaque时，光线可以穿过球体并吸收Transimission Color，从而产生彩色阴影效果：
注意，除非启用 Thin Walled，否则 Transmission Color不会对 “单面几何（single sided geometry）起作用 ”：
【Depth】
- 控制Transmission Color在介质中的传播深度；
- Depth 的值越大，会使介质看起来越通透（越“薄”），这意味着更少的吸收和散射光线；
- Depth的值使用“比例”计算；
提高 Transmission Depth的值产生的影响如下图所示，注意，这种情况下也可以使用 Transmission Scatter color：
- Depth取决于场景大小，并且会对模型外观产生戏剧性的影响。Transmission Color和Depth控制光线的透射率（Transmittance）和吸收率（Absorption），并且却决于对象的比例。所以对场景中一个“小对象”来说，你可能需要设置一个非常低的Depth，反之亦然。如果Depth效果没有显示，注意检查一下场景大小；
当场景比例太小时，如下图，Transmission Color:Orange，Transmission Depth：1，显示不正确（左图）。降低Transmission Depth，固定为0.01（右图）便会正确显示。为了避免这种情况，建议使用真实世界中的物理尺寸建模：
【Scatter】
- Transiomison Scatter适用于任何体积很厚的液体，或足以使散射可见的液体（黏稠度高），如深水、蜂蜜。
如果只是一杯水，则没有那么多的散射；
然而对于海洋来说，散射是必须的；
其他材质例子包括冰、乳白色玻璃等；
- 使用Scatter时注意禁用对象Opaque
【Scatter Anisotropy】
- 控制散射的定向偏差，或着说各异向性；
- 默认值0，表示各向同性散射，即光线朝所有方向均匀散射；正值表示偏向于正向散射，负值偏向于反向散射；
【Dispersion Abbe】
- 制定材质的阿贝数（Abbe），它描述折射率在不同波长下的变化程度；
- 对于玻璃和钻石，数值通常在10~70之间，数值越小色散越多；
- 默认值是0，意味着关闭色散；
- 可以通过增加Camera(AA) samples或Refraction samples来降低色散产生的噪波；
P.S. Abbe 阿贝数，用来衡量介质的光线色散程度，材料的折射率越大，色散越厉害，即阿贝数越低。
- 展开Dispersion Abbe有预设值（Persets）可以使用：
【Extra Roughness】
- 使用各向同性微表面双向反射( isotropic microfacet BTDF
)为折射增加额外的模糊，范围从0~1，0意味着没有任何粗糙度；
【Transmit AOVs】
- 启用时，Transmission将会穿过AOVs；
- 如果背景是透明的，那么透射曲面将变得透明，以便它在另一背景上合成；
- 光路表达式AOVs将被穿过，以便达到某些特定效果，例如——透过透射曲面看到漫反射曲面在漫反射AOV中结束；其他AOV也可以直接被穿透（没有任何不透明混合）；
- 此参数特性可以用于创建蒙版:
P.S.Alpha通道是一个8位的灰度通道，该通道用256级灰度来记录图像中的透明度信息，定义透明、不透明和半透明区域，其中白表示不透明，黑表示透明，灰表示半透明。
Subsurface
透光不透明；
在讲皮肤材质的时候已经讲过，另见：插播002
Coat
该参数可以理解为“涂层”；
产生“双重高光”，就像一辆车，有车漆，然后又打了一层蜡；
Coat始终具有反射特性（具有给定的粗糙度），并且假定为电介质。
可用于例如气球反光涂层、气泡、油性皮肤、手机保护膜等等材质：
【Weight】
- 控制Coat的效果强度，默认值为0；
Coat层模拟电介质（例如塑料，蜡，树脂/珐琅，多种液体），它吸收光线并使所有透射光具有淡色（可能有一些极小的极化效应），而金属则倾向于过滤它们反射的任何颜色，即使在掠射角。 因此，如果你想渲染一个裸金属，Coat权重应该是0。
如下图所示，当Coat（低粗糙度）位于Specular（高粗糙度）之上，由于菲涅尔效应，锐利的Coat高光在中心处消失：
【Color】
- Coat透明度的颜色；
- 现实世界中Coat的颜色应该为白色，此参数为了达到一些特殊艺术效果允许赋予其他颜色；
下图中，Coat Color为红色，对球体的镜面反射着色：
贴图运用举例：
下面例子中，蓝白棋盘贴图赋予Base Color，Coat Color设置为黄色。结合在一起，黄色位于蓝白棋盘之上；混合之后，原先蓝色棋盘部分呈现绿色，白色部分呈现黄色，Coat Color相当于一个半透明涂层叠加在Base Color之上（类似于PS的正片叠底）：
你可以试着用贴图控制Coat Weight，看一下Coat Weight是如何影响底层的Base Color：
Coat Color也可用于形成一个“纹理层”。 在下面的示例中，图像已连接到Coat Color，并且Coat Roughness已增加。 注意，它看起来并没有受到镜面高光的影响，看起来像是直接“贴”在镜面高光之下。
【Roughness】
- 控制镜面反射的光泽度。；
- 数值越低，反射越清晰。 在极限值中，0值会呈现一个完美清晰的镜面反射，而1.0会产生接近漫反射的反射；
- 可以利用贴图，获得丰富的Coat 高光变化；
【IOR】
- 同Specular IOR；
- 定义了材质的菲涅尔反射率,并且默认使用角函数。有效的IOR定义面向观察者的曲面 和曲面边缘 之间的反射的平衡。
调节IOR可以看到，在整体反射强度保持不变的情况下，正面的反射强度变化了很多：
【Normal】
- Coat Normal会影响Coat在Base上的菲涅尔混合，因此根据Normal，Base会从特定角度或多或少的显示出来；
-
Coat Normal更多的用于呈现材质凹凸不平的特质，例如雨滴滑落效果、碳纤维、汽车漆层等；
Coat Normal也适用于，例如增加地面的油性、街道上的雨水等：
当指定一个Coat Normal时，它只影响Coat，而不影响它下面的所有层（diffuse，specular，transmission）。 在右下方的示例中，当凹凸纹理连接到Coat Normal时，岩石材质好像具有了一个透明涂层：
Thin Film
Thin Film再现了表面薄膜对光的干涉效果（例如油在水面呈现彩虹色）。
一种薄膜效果；
可用于例如多色混合车漆、烧焦的铬、甲壳虫的反光壳等材质，产生一种绚丽的色彩变化效果：
【Thickness】
- 薄膜的实际厚度（0~2000nm）;
- 会影响Specular，Transmission和Coat；
- 通常情况下，这可能会像噪点图一样给干扰效应带来一些变化;
- 如果厚度变得像3000nm那样大，虹彩效果就会消失，这是一种物理上正确的行为，因此最大值为2000nm；
【IOR】
- 材质周围介质(水、空气等)折射率;
- 通常空气设定为1.0;
- 如果想要得到变化丰富的Thin Film，需要利用贴图——通过Range shader连接到Film Thickness；
水的 IOR是1.33，肥皂是1.5，所以肥皂泡的 IOR应该在1.33~1.4之间。
按照下面的Standard surface参数设置，可得到一个肥皂泡：
Base: 0
Specular: 1
Specular Color: 1 1 1
Specular Roughness: 0
Specular IOR: 1.0
Transmission: 1
Transmission Color: 1 1 1
Coat: 1
Coat IOR: 1.5
Thin Film: IOR 1.4
Thin Film Thickness: 500 [nm]
如何模拟Thin Flim：
如何将薄膜的IOR值映射到标准曲面：
Emission
该属性使材质自发光（默认白炽灯光）。
虽然发光，但是不产生间接照明。
请尽量使用Arnold Mesh Light标签的方式将对象转为光源，除非极其特殊情况下使用Emission，自发光材质不仅噪点多，渲染慢，而且没有间接照明。或者使用Mesh_light，将对象拖到Mesh里面即可，但是还是使用标签更方便。
【Weight】
- 控制光线发射数量；
- 可能会造成噪点，特别是在间接照明很少的情况下；
在使用Emission时，提高Diffuse Samples能够帮助减少场景中间接照明、黑暗中的噪点：
【Color】
-
控制Emission的颜色；
将熔岩材质贴图连接到Emission Color
Geometry
默认情况下，C4D所有对象都是“实心”的，使用geometry可以控制其“实心程度”；
【Thin-walled】
- Thin-walled可以提供一种从后面照亮半透明对象的效果（在该点处，照射到对象反面的部分光线被指定“照亮”阴影点）；
- 建议仅用于“薄”的对象（单面几何），因为厚度可能会出现渲染错误；
使用Thin-walled能够使“薄”对象（单面）产生理想效果，例如泡泡：
Thin-Walled Translucency
这种效果就像一张薄纸，光线从背后穿过。
像纸张这样的漫射曲面，将 Thin-walled 和 Subsurface 的 Weight 设置为，例如0.5，允许一半光线反射，一半光线投射：
在某些特定情况下，Thin-walled能够很好的对厚度起作用。但是在“厚度”使用Thin-walled时，务必确保Diffuse Ray Depth的值大于1：
【Opacity】
- 控制光线不能穿透的程度。；
- 与Transmission不同，材质仍然考虑Diffuse，Specular等；
- Opacity会影响整个着色器，可用于保留对象的阴影，同时使对象本身对相机不可见；
- 在使用Opacity时，请务必确保选定对象关闭Opaque；
【Normal】
- 在这里连接Normal map（法线贴图）,通常由Mudbox或ZBrush导出；
- Normal map的工作方式是将Normal的曲面插值替换为贴图RGB值，其中每个通道（红/绿/蓝）对应曲面Normal的X/Y/Z坐标；
- 由于Bump map至少需要对着色器进行三次计算，因此使用Normal map会更快。
【Anisotropy tangent】
- 允许为镜面反射的各异向性指定自定义切线（tangent）。例如，如果网格（Mesh）具有切线的用户数据，则可以在此链接。
ID
Standard surface支持ID AOVs。 这对于为合成创建蒙版非常有用。
Advanced
【Caustics】
- 焦散开关；
- Standard Surface shader中的此开关指定是否启用Diffuse之后的Specular或Transmission；
- 由于焦散（Caustics）容易产生噪点，因此默认情况是禁用的；
- 为了控制来自焦散的噪点，全局间接高光模糊（Indirect Specular Blur）值应该提高，这会以牺牲精度为代价，模糊焦散光线以降低噪点；
使用Caustics时，Arnold会使用大量的Diffuse samples以清除噪点，获得干净图像，这将会大幅增加渲染速度，因此要慎重选择是否启用Caustics。
请注意，以下场景中的区域在玻璃内部较暗。 这是因为玻璃内部的照明基本上都是源自焦散。 为玻璃着色器启用Caustics便可以修复此问题：
当Specular Weight值很高时，可能会遇到萤火虫（白色光斑噪点），并且启用Caustics时Specular Roughness较低。 要减少此类噪点，可以通过提高着色器的Specular Roughness或Indirect Specular Blur（全局间接镜面模糊）：
渲染眼睛时，启用Caustrics可增加眼睛的真实性（明眸感）：
【Internal reflections】
- 内反射开关；
- 当折射光线深度值大于0时（即，在当前所有光线中至少有一条折射光线追踪），取消勾选Internal reflections将会停止计算间接Specular（镜面反射/高光）和间接Mirror-perfect reflection（完美镜面反射）；
【Exit to background】
- 启用该选项时，Standard Surface着色器将会在background/environment [背景/环境]中追踪最大GI reflection/refraction depth [全局光照反射/折射深度]，遇见并返回在该方向background/environment中的可见颜色时；当该选项被禁用时，该路径将被终止，当到达最大深度时将会返回黑色；
【Indirect diffuse】
- 仅从间接光源接收Diffuse；
- 1.0以外的值将导致材质不能保存能量，并且全局光照可能不会汇集在一点；
【Indirect specular】
- 仅从间接光源接收Specular；
- 1.0以外的值将导致材质不能保存能量，并且全局光照可能不会汇集在一点；
Reference:
- "The Law of Reflection". The Physics Classroom Tutorial. Retrieved 2008-03-31.
- "Game Engine Design: Texture Mapping" (PDF). uncc.edu. Texture Minification.
- Hendrik Lensch (2007-11-29). "Computer Graphics: Texture Filtering & Sampling Theory" (PDF). Max Planck Society. MipMaps. Retrieved 2018-01-14.
- Hendrik Lensch (2007-11-29). "Computer Graphics: Texture Filtering & Sampling Theory" (PDF). Max Planck Society. MipMapping II. Retrieved 2018-01-14.
- Hendrik Lensch (2007-11-29). "Computer Graphics: Texture Filtering & Sampling Theory" (PDF). Max Planck Society. Anisotropic Filtering. Retrieved 2018-01-14
以上~
Good good study！Day day up！
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