Dubbelriktad spridningsfördelningsfunktion

Definitionen av BSDF ( bidirectional scattering distribution function ) är inte väl standardiserad. Termen introducerades förmodligen 1980 av Bartell, Dereniak och Wolfe. Oftast används det för att namnge den allmänna matematiska funktionen som beskriver hur ljuset sprids av en yta. I praktiken delas dock detta fenomen vanligtvis upp i de reflekterade och sända komponenterna, som sedan behandlas separat som BRDF ( bidirectional reflectance distribution function ) och BTDF ( bidirectional transmittance distribution function ).

BSDF: BRDF + BTDF

BSDF är en superset och generaliseringen av BRDF och BTDF . Konceptet bakom alla BxDF-funktioner kan beskrivas som en svart låda där ingångarna är två valfria vinklar, en för inkommande (infallande) strålning och den andra för den utgående (reflekterade eller sända) strålen vid en given punkt på ytan. Utsignalen från denna svarta låda är värdet som definierar förhållandet mellan den inkommande och utgående ljusenergin för de givna vinklarna. Innehållet i den svarta lådan kan vara en matematisk formel som mer eller mindre exakt försöker modellera och approximera det faktiska ytbeteendet eller en algoritm som producerar utdata baserat på diskreta sampel av uppmätta data. Detta innebär att funktionen är 4(+1)-dimensionell (4 värden för 2 3D-vinklar + 1 valfritt för ljusets våglängd), vilket innebär att den inte enkelt kan representeras av 2D och inte ens av en 3D-graf. Varje 2D- eller 3D-graf, som ibland ses i litteraturen, visar bara en del av funktionen.
Vissa tenderar att använda termen BSDF helt enkelt som ett kategorinamn som täcker hela familjen av BxDF-funktioner.
Termen BSDF används ibland i ett lite annorlunda sammanhang, för funktionen som beskriver mängden av spridningen (inte spritt ljus), helt enkelt som en funktion av den infallande ljusvinkeln. Ett exempel för att illustrera detta sammanhang: för perfekt lambertisk yta är BSDF (vinkel)=konst. Detta tillvägagångssätt används till exempel för att verifiera utskriftskvaliteten av tillverkarna av de blanka ytorna. ^{[ förtydligande behövs ]}
En annan ny användning av termen BSDF kan ses i vissa 3D-paket, när leverantörer använder den som en "smart" kategori för att omfatta de enkla välkända cg-algoritmerna som Phong , Blinn–Phong etc.
Förvärv av BSDF över det mänskliga ansiktet 2000 av Debevec et al. var ett av de sista nyckelgenombrotten på vägen mot helt virtuell kinematografi med dess ultrafotorealistiska digitala look-alikes . Teamet var först i världen att isolera den underjordiska spridningskomponenten (ett specialiserat fall av BTDF) med det enklaste ljussteget , bestående av rörlig ljuskälla, rörlig högupplöst digitalkamera , 2 polarisatorer i ett fåtal positioner och riktigt enkla algoritmer på en blygsam dator . Teamet utnyttjade den befintliga vetenskapliga kunskapen att ljus som reflekteras och sprids från luft-till-olja-lagret behåller sin polarisering medan ljus som färdas in i huden förlorar sin polarisering. Den underjordiska spridningskomponenten kan simuleras som en konstant ljusglöd med hög spridning inifrån modellerna, utan vilken huden inte ser realistisk ut. ESC Entertainment, ett företag som skapats av Warner Brothers Pictures speciellt för att göra visuella effekter/virtuella kinematografisystem för The Matrix Reloaded och The Matrix Revolutions isolerade parametrarna för en ungefärlig analytisk BRDF som bestod av Lambertian diffusionskomponent och en modifierad spegel- Phong - komponent med en Fresnel - effekt .

Översikt över BxDF-funktionerna

BRDF mot BSSRDF

BRDF ( Bidirectional reflectance distribution function ) är en förenklad BSSRDF, förutsatt att ljus kommer in och ut vid samma punkt ( se bilden till höger) .
BTDF ( Bidirectional transmittance distribution function ) liknar BRDF men för den motsatta sidan av ytan. ( se den översta bilden ).
BDF ( Bidirectional distribution function ) definieras kollektivt av BRDF och BTDF.
BSSRDF ( Bidirectional scattering-surface reflectance distribution function eller Bidirectional ytspridning RDF ) beskriver förhållandet mellan utgående strålning och det infallande flödet, inklusive fenomen som subsurface scattering (SSS). BSSRDF beskriver hur ljus transporteras mellan två valfria strålar som träffar en yta.
BSSTDF ( Bidirectional scattering-surface transmittance distribution function ) är som BTDF men med underjordisk spridning.
BSSDF ( Bidirectional scattering-surface distribution function ) definieras kollektivt av BSSTDF och BSSRDF. Även känd som BSDF ( bidirectional scattering distribution function ).

Se även