Функция распределения двунаправленного рассеяния

Определение BSDF ( функции распределения двунаправленного рассеяния ) недостаточно стандартизировано. Этот термин, вероятно, был введен в 1980 году Бартеллом, Дерениаком и Вулфом. ^[1] Чаще всего его используют для обозначения общей математической функции, описывающей способ рассеяния света поверхностью. Однако на практике это явление обычно разделяют на отраженную и прошедшую составляющие, которые затем рассматриваются отдельно как BRDF ( функция распределения двунаправленного отражения ) и BTDF ( функция распределения двунаправленного пропускания ).

BSDF — это надмножество и обобщение BRDF и BTDF . Концепцию всех функций BxDF можно описать как черный ящик, входными данными которого являются любые два угла: один для входящего (падающего) луча, а второй для исходящего (отраженного или прошедшего) луча в данной точке поверхности. Выходные данные этого черного ящика — это значение, определяющее соотношение между входящей и исходящей световой энергией для заданной пары углов. Содержимым черного ящика может быть математическая формула, которая более или менее точно пытается смоделировать и аппроксимировать фактическое поведение поверхности, или алгоритм, который выдает выходные данные на основе дискретных выборок измеренных данных. Это означает, что функция является 4(+1)-мерной (4 значения для 2 3D углов + 1 опционально для длины волны света), что означает, что ее нельзя просто представить в виде 2D и даже 3D графика. Каждый двумерный или трехмерный график, иногда встречающийся в литературе, показывает только часть функции.
Некоторые склонны использовать термин BSDF просто как название категории, охватывающей все семейство функций BxDF.
Термин BSDF иногда используется в немного другом контексте для функции, описывающей величину рассеяния (не рассеянного света) просто как функцию угла падающего света. Пример, иллюстрирующий этот контекст: для идеально ламбертовой поверхности BSDF (угол)=const. Этот подход используется, например, для проверки качества продукции производителями глянцевых поверхностей. ^{[ нужны разъяснения ]}
Еще одно недавнее использование термина BSDF можно увидеть в некоторых 3D-пакетах, когда поставщики используют его как «умную» категорию, охватывающую простые, хорошо известные алгоритмы компьютерной графики, такие как Фонг , Блинн-Фонг и т. д.
Приобретение BSDF на лице человека в 2000 году Debevec et al. ^[2] был одним из последних ключевых прорывов на пути к полностью виртуальной кинематографии с ее ультрафотореалистичными цифровыми двойниками . Команда первой в мире изолировала компонент подповерхностного рассеяния (специальный случай BTDF), используя простейшую световую сцену высокого разрешения , состоящую из подвижного источника света, передвижной цифровой камеры , двух поляризаторов в нескольких положениях и действительно простых алгоритмов. на скромном компьютере . ^[2] Команда использовала существующие научные знания о том, что свет , который отражается и рассеивается от слоя воздух-масло, сохраняет свою поляризацию , в то время как свет, который проходит внутри кожи, теряет свою поляризацию. ^[2] Компонент подповерхностного рассеяния можно моделировать как устойчивое свечение света с высоким рассеянием изнутри модели , без которого кожа не выглядит реалистично. ESC Entertainment , компания, созданная Warner Brothers Pictures специально для создания системы визуальных эффектов/виртуальной кинематографии для «Матрицы: Перезагрузка» и «Матричные революции», выделила параметры для приблизительного аналитического BRDF, который состоял из диффузионного компонента Ламберта и модифицированного зеркального компонента Фонга с типа Френеля Эффект . ^[3]

Обзор функций BxDF

BRDF ( функция двунаправленного распределения отражательной способности ) ^[4] представляет собой упрощенную BSSRDF, предполагающую, что свет входит и выходит в одной и той же точке ( см. изображение справа ).
BTDF ( функция распределения двунаправленного пропускания ) ^[1] аналогичен BRDF, но для противоположной стороны поверхности. ( см. верхнее изображение ).
BDF ( функция двунаправленного распределения ) совместно определяется BRDF и BTDF.
BSSRDF ( функция распределения отражательной способности двунаправленной поверхности рассеяния или RDF двунаправленного рассеяния на поверхности ) ^[4]^[5] описывает связь между исходящим излучением и падающим потоком, включая такие явления, как подповерхностное рассеяние (SSS). BSSRDF описывает, как свет передается между любыми двумя лучами, попадающими на поверхность.
BSSTDF ( функция распределения коэффициента пропускания на поверхности двунаправленного рассеяния ) похожа на BTDF, но с подповерхностным рассеянием.
BSSDF ( функция распределения двунаправленной поверхности рассеяния ) совместно определяется BSSTDF и BSSRDF. Также известна как BSDF ( функция распределения двунаправленного рассеяния ).

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Бартелл, ФО; Дереняк, Э.Л.; Вулф, WL (1980). Хант, Гэри Х. (ред.). «Теория и измерение функции распределения двунаправленного отражения (BRDF) и функции распределения двунаправленного пропускания (BTDF)» . Рассеяние излучения в оптических системах. 0257 . Труды SPIE Vol. 257 Рассеяние излучения в оптических системах: 154–160. дои : 10.1117/12.959611 . S2CID 128406154 . Проверено 14 июля 2014 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дебевец, Пол; Тим Хокинс; Крис Чу; Хаарм-Питер Дукер; Уэстли Сарокин; Марк Сагар (2000). «Получение поля отражения человеческого лица». Материалы 27-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '00 . АКМ. стр. 145–156. дои : 10.1145/344779.344855 . ISBN 978-1581132083 . S2CID 2860203 .
^ Хабер, Йорг; Деметри Терзопулос (2004). «Моделирование лица и анимация». Материалы конференции по SIGGRAPH 2004. Конспекты курса - ГРАФ '04 . АКМ. стр. 6–исп. дои : 10.1145/1103900.1103906 . ISBN 978-0111456781 . S2CID 33684283 .
^ Jump up to: ^а ^б Никодим, FE; Ричмонд, JC; Ся, Джей-Джей; Гинзберг, И.В.; Лимперис, Т. (1977). «Геометрические соображения и номенклатура отражения» (PDF) . Технический отчет НБС МН-160, Национальное бюро стандартов . Проверено 14 июля 2014 г.
^ Дженсен, Х.В.; Маршнер, СР; Левой, М.; Ханрахан, П. (2001). «Практическая модель подземного легкого транспорта» (PDF) . Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '01 . Труды ACM SIGGRAPH 2001. стр. 511–518 . CiteSeerX 10.1.1.503.7787 . дои : 10.1145/383259.383319 . ISBN 978-1581133745 . S2CID 11408331 . Проверено 14 июля 2014 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[bartell1980-1] Jump up to: ^а ^б Бартелл, ФО; Дереняк, Э.Л.; Вулф, WL (1980). Хант, Гэри Х. (ред.). «Теория и измерение функции распределения двунаправленного отражения (BRDF) и функции распределения двунаправленного пропускания (BTDF)» . Рассеяние излучения в оптических системах. 0257 . Труды SPIE Vol. 257 Рассеяние излучения в оптических системах: 154–160. дои : 10.1117/12.959611 . S2CID 128406154 . Проверено 14 июля 2014 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[Deb2000-2] Jump up to: ^а ^б ^с Дебевец, Пол; Тим Хокинс; Крис Чу; Хаарм-Питер Дукер; Уэстли Сарокин; Марк Сагар (2000). «Получение поля отражения человеческого лица». Материалы 27-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '00 . АКМ. стр. 145–156. дои : 10.1145/344779.344855 . ISBN 978-1581132083 . S2CID 2860203 .

[HaD2004-3] Хабер, Йорг; Деметри Терзопулос (2004). «Моделирование лица и анимация». Материалы конференции по SIGGRAPH 2004. Конспекты курса - ГРАФ '04 . АКМ. стр. 6–исп. дои : 10.1145/1103900.1103906 . ISBN 978-0111456781 . S2CID 33684283 .

[nicodemus1977-4] Jump up to: ^а ^б Никодим, FE; Ричмонд, JC; Ся, Джей-Джей; Гинзберг, И.В.; Лимперис, Т. (1977). «Геометрические соображения и номенклатура отражения» (PDF) . Технический отчет НБС МН-160, Национальное бюро стандартов . Проверено 14 июля 2014 г.

[jensen2001-5] Дженсен, Х.В.; Маршнер, СР; Левой, М.; Ханрахан, П. (2001). «Практическая модель подземного легкого транспорта» (PDF) . Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '01 . Труды ACM SIGGRAPH 2001. стр. 511–518 . CiteSeerX 10.1.1.503.7787 . дои : 10.1145/383259.383319 . ISBN 978-1581133745 . S2CID 11408331 . Проверено 14 июля 2014 г. {{cite book}}: |website= игнорируется ( помогите )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]