Функция распределения двунаправленного рассеяния - Bidirectional scattering distribution function

Определение BSDF (функция распределения двунаправленного рассеяния) недостаточно стандартизован. Этот термин, вероятно, был введен в 1980 году Бартеллом, Дерениаком и Вулфом.[1] Чаще всего он используется для обозначения общей математической функции, которая описывает способ, которым свет рассеивается поверхностью. Однако на практике это явление обычно разделяется на отраженную и прошедшую составляющие, которые затем рассматриваются отдельно как BRDF (функция двунаправленного распределения коэффициента отражения) и BTDF (функция двунаправленного распределения коэффициента пропускания).

BSDF: BRDF + BTDF
  • BSDF является надмножеством и обобщением BRDF и BTDF. Концепция, лежащая в основе всех функций BxDF, может быть описана как черный ящик с двумя входными углами: один для входящего (падающего) луча, а второй - для выходящего (отраженного или прошедшего) луча в данной точке поверхности. Результатом этого черного ящика является значение, определяющее соотношение между входящей и исходящей световой энергией для данной пары углов. Содержимое черного ящика может быть математической формулой, которая более или менее точно пытается смоделировать и аппроксимировать фактическое поведение поверхности, или алгоритмом, который производит выходные данные на основе дискретных выборок измеренных данных. Это означает, что функция является 4 (+1) -мерной (4 значения для 2 трехмерных углов + 1 необязательно для длины волны света), что означает, что она не может быть просто представлена ​​в 2D и даже в 3D-графике. Каждый двухмерный или трехмерный график, который иногда встречается в литературе, показывает только часть функции.
  • Некоторые склонны использовать термин BSDF просто как название категории, охватывающее все семейство функций BxDF.
  • Период, термин BSDF иногда используется в несколько ином контексте для функции, описывающей количество рассеянного (не рассеянного света), просто как функцию угла падающего света. Пример, иллюстрирующий этот контекст: для идеально ламбертовской поверхности BSDF (angle) = const. Этот подход используется, например, для проверки качества печати производителями глянцевых поверхностей.[требуется разъяснение ]
  • Еще одно недавнее употребление 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 через человеческое лицо в 2000 г. Debevec и другие.[2] был одним из последних ключевых достижений на пути к полной виртуальная кинематография с его ультра-фотореалистичным цифровые двойники. Команда первой в мире изолировала подповерхностное рассеяние компонент (специализированный случай BTDF) с использованием простейшего световая сцена, состоящий из подвижного источника света, подвижного высокого разрешения цифровая камера, 2 поляризаторы в нескольких позициях и очень просто алгоритмы на скромном компьютер.[2] Команда использовала существующие научные знания, которые свет который отражается и рассеивается от слоя воздух-масло, сохраняет свое поляризация в то время как свет, который движется в кожа теряет поляризацию.[2] Компонента подповерхностного рассеяния может быть смоделированный как устойчивое сильнорассеивающее свечение света изнутри модели, без которого скин не выглядит реалистично. ESC Entertainment, компания, созданная Фотографии Warner Brothers специально для создания системы визуальных эффектов / виртуальной кинематографии для Матрица перезагружена и Матричные революции выделил параметры для приближенного аналитического BRDF, который состоял из ламбертианский распространение компонент и модифицированный зеркальный Фонг компонент с Френель тип эффект.[3]

Обзор функций BxDF

BRDF против BSSRDF
  • BDF (Функция двунаправленного распределения) коллективно определяется BRDF и BTDF.
  • БССРДФ (Двунаправленная функция распределения коэффициента отражения от поверхности или же Двунаправленное поверхностное рассеяние RDF)[4][5] описывает связь между исходящей яркостью и падающим потоком, включая такие явления, как подповерхностное рассеяние (SSS). BSSRDF описывает, как свет переносится между любыми двумя лучами, падающими на поверхность.
  • BRDF (Двунаправленная функция распределения отражательной способности)[4] - это упрощенный BSSRDF, предполагающий, что свет входит и выходит в одной и той же точке (см. изображение справа).
  • BTDF (Функция двунаправленного распределения пропускания)[1] аналогичен BRDF, но для противоположной стороны поверхности. (см. верхнее изображение).
  • BSSTDF (Двунаправленная функция распределения коэффициента пропускания рассеивающей поверхности) похож на БТДФ, но с подповерхностным рассеянием.
  • BSSDF (Двунаправленная функция распределения рассеивающих поверхностей) определяется совместно BSSTDF и BSSRDF. Также известный как BSDF (Функция распределения двунаправленного рассеяния).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Bartell, F. O .; Dereniak, E.L .; Вулф, В. Л. (1980). «Теория и измерение функции двунаправленного распределения коэффициента отражения (BRDF) и функции распределения двунаправленного коэффициента пропускания (BTDF)». Рассеяние излучения в оптических системах. 0257. Труды SPIE Vol. 257 Рассеяние излучения в оптических системах: 154–160. Дои:10.1117/12.959611. Получено 14 июля 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  2. ^ а б c Дебевек, Пол; Тим Хокинс; Крис Чоу; Хаарм-Питер Дуйкер; Уэстли Сарокин; Марк Сагар (2000). «Получение поля отражения человеческого лица». Материалы 27-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным техникам - SIGGRAPH '00. ACM. С. 145–156. Дои:10.1145/344779.344855. ISBN  978-1581132083.
  3. ^ Хабер, Йорг; Деметри Терзопулос (2004). «Моделирование лица и анимация». Материалы конференции по курсам SIGGRAPH 2004 - GRAPH '04. ACM. стр. 6 – es. Дои:10.1145/1103900.1103906. ISBN  978-0111456781.
  4. ^ а б Nicodemus, F. E .; Richmond, J.C .; Hsia, J. J .; Ginsberg, I.W .; Лимперис, Т. (1977). «Геометрические соображения и номенклатура отражения» (PDF). Технический отчет NBS MN-160, Национальное бюро стандартов. Получено 14 июля 2014.
  5. ^ Jensen, H.W .; Маршнер, С. Р .; Левой, М .; Ханрахан, П. (2001). «Практическая модель подземного легкого транспорта» (PDF). Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным техникам - SIGGRAPH '01. graphics.ucsd.edu/~henrik/papers/bssrdf/. Труды ACM SIGGRAPH 2001. С.511–518. CiteSeerX  10.1.1.503.7787. Дои:10.1145/383259.383319. ISBN  978-1581133745. Получено 14 июля 2014.

внешняя ссылка