Fresnel reflectancia de oro: canal rojo mayor que 1?

Últimamente he tratado de comprender algunos de los principios físicos detrás de la interacción ligera y material. En su charla Física y matemática del sombreado , Naty Hoffman explica la reflectancia de Fresnel y define el color especular característico F ₀ de un material como la reflectancia de Fresnel a un ángulo de luz incidente de 0 °.

En la diapositiva 65, F ₀ de oro se da como 1.022, 0.782, 0.344 (lineal). Hoffman agrega:

su valor de canal rojo es mayor que 1 (está fuera de la gama sRGB)

Todo esto no tiene mucho sentido para mí. Un valor mayor que 1 significaría que en las longitudes de onda que contribuyen al canal rojo, se refleja más energía de la que se recibe . ¿Esto realmente sucede, y si es así, cómo y por qué?

Además, aquí hay una curva de reflectancia de Wikipedia para algunos materiales, incluido el oro (Au). La curva es ciertamente alta para las longitudes de onda rojas alrededor de 600 nm, pero no parece superar el 100%.

El color RGB es un tema un poco más complicado de lo que parece evidente. El diagrama de longitud de onda de reflectancia muestra la razón bastante bien en realidad.

El modelo de color RGB tiene varios problemas centrales:

• Qué representan los colores: representan 3 espigas en un espectro continuo. R, G y B no son energéticamente equivalentes y mucho menos espaciados uniformemente.
• Cuál es su rango: los colores en realidad no significan nada sin información de qué espacio abarcan. En el supuesto espacio de color sRGB, el espacio no abarca todo el rango sensible. Por lo tanto, existen colores energéticamente iguales pero más vivos.
• El aparato sensorial humano en realidad no lee 3 picos de color, sino que los sensores se superponen de forma no lineal.

Como resultado, no se puede llegar a la conclusión de que un canal de color de reflectancia mayor que 1 significa automáticamente que se inserta energía en el sistema. Esa es simplemente una de las posibles interpretaciones.

Otra interpretación es que el color es más intenso de lo que permite su espacio de color. Como resultado, su componente de vector de color podría ser superior a 1.

Los ojos humanos también pueden sangrar el color de un sensor a otro debido a la superposición de los sensores. Tales cosas suceden con el cielo que parece azul claro, pero en realidad es azul mucho más oscuro pero tan intenso que lo vemos como azul claro. Pero en reflexiones del 50% parecería incorrecto si no tuviéramos en cuenta esto.

Al final, también puede significar que se inserta energía en el sistema. O la energía proviene de otro lugar o es generada por la superficie.

La representación a menudo no es una medida científica de las cosas. No es necesario romper ningún principio de energía para lograr esto.

Summa summaryum (tl; dr)

El color es a menudo un atributo compuesto al mismo tiempo que mide los niveles de energía y también mide algo diferente. A saber, la ubicación en el espacio de color. Por lo tanto, no puede diferenciar las dos señales (energía e intensidad de color) fácilmente.

En este caso, es un color más intenso porque la fuente lo dice: Fuera de la gama sRGB = color más intenso que el espacio de color puede hacer.

Aquí hay un diagrama de cromaticidad que incluye una proyección del espacio de color sRGB: un triángulo cuyos vértices son rojo (1,0,0), verde (0,1,0) y azul (0,0,1).

Codificar la reflectancia de una superficie como el color en F ₀ y obtener un valor que está fuera de la gama sRGB (algo arbitrariamente elegido) es totalmente razonable. Simplemente significa que el oro es "más rojo" de lo que puede representar sRGB, porque reserva un área valiosa de su rango dinámico para otros colores.