Função de distribuição de espalhamento bidirecional - Bidirectional scattering distribution function
A definição da BSDF ( função de distribuição de espalhamento bidirecional ) não é bem padronizada. O termo foi provavelmente introduzido em 1980 por Bartell, Dereniak e Wolfe. Na maioria das vezes, é usado para nomear a função matemática geral que descreve a maneira como a luz é espalhada por uma superfície. No entanto, na prática, esse fenômeno é normalmente dividido em componentes refletidos e transmitidos, que são então tratados separadamente como BRDF ( função de distribuição de refletância bidirecional ) e BTDF ( função de distribuição de transmitância bidirecional ).
- BSDF é um superconjunto e a generalização do BRDF e BTDF . O conceito por trás de todas as funções BxDF pode ser descrito como uma caixa preta com as entradas sendo quaisquer dois ângulos, um para o raio de entrada (incidente) e o segundo para o raio de saída (refletido ou transmitido) em um determinado ponto da superfície. A saída dessa caixa preta é o valor que define a proporção entre a energia de luz que entra e sai para um determinado par de ângulos. O conteúdo da caixa preta pode ser uma fórmula matemática que mais ou menos precisamente tenta modelar e aproximar o comportamento real da superfície ou um algoritmo que produz a saída com base em amostras discretas de dados medidos. Isso implica que a função é 4 (+1) -dimensional (4 valores para 2 ângulos 3D + 1 opcional para comprimento de onda da luz), o que significa que não pode ser simplesmente representada por 2D e nem mesmo por um gráfico 3D. Cada gráfico 2D ou 3D, às vezes visto na literatura, mostra apenas uma fatia da função.
- Alguns tendem a usar o termo BSDF simplesmente como um nome de categoria que cobre toda a família de funções BxDF.
- O termo BSDF é algumas vezes usado em um contexto ligeiramente diferente, para a função que descreve a quantidade de dispersão (não luz dispersa), simplesmente como uma função do ângulo de luz incidente. Um exemplo para ilustrar este contexto: para superfície perfeitamente lambertiana o BSDF (ângulo) = const. Esta abordagem é usada, por exemplo, para verificar a qualidade da saída pelos fabricantes das superfícies brilhantes.
- Outro uso recente do termo BSDF pode ser visto em alguns pacotes 3D, quando os fornecedores o usam como uma categoria 'inteligente' para abranger os algoritmos cg simples e bem conhecidos, como Phong , Blinn – Phong etc.
- Aquisição do BSDF sobre o rosto humano em 2000 por Debevec et al. foi uma das últimas descobertas importantes no caminho para a cinematografia totalmente virtual com seus sósias digitais ultrafotorrealistas . A equipe foi a primeira no mundo a isolar o componente de espalhamento de subsuperfície (um caso especializado de BTDF) usando o estágio de luz mais simples , consistindo em fonte de luz móvel , câmera digital móvel de alta resolução , 2 polarizadores em algumas posições e algoritmos realmente simples em um computador modesto . A equipe utilizou o conhecimento científico existente de que a luz que é refletida e espalhada da camada de ar para óleo mantém sua polarização, enquanto a luz que viaja dentro da pele perde sua polarização. O componente de dispersão de subsuperfície pode ser simulado como um brilho de luz de alta dispersão constante de dentro dos modelos , sem o qual a pele não parece realista. ESC Entertainment , uma empresa criada pela Warner Brothers Pictures especialmente para fazer o sistema de efeitos visuais / cinematografia virtual para The Matrix Reloaded e The Matrix Revolutions isolou os parâmetros para um BRDF analítico aproximado que consistia em um componente de difusão lambertiano e um componente Phong especular modificado com um tipo de efeito Fresnel .
Visão geral das funções BxDF
- BDF ( função de distribuição bidirecional ) é definida coletivamente por BRDF e BTDF.
- BSSRDF ( função de distribuição de refletância de superfície de espalhamento bidirecional ou RDF de espalhamento de superfície bidirecional ) descreve a relação entre a radiância de saída e o fluxo incidente, incluindo fenômenos como espalhamento subsuperficial (SSS). O BSSRDF descreve como a luz é transportada entre quaisquer dois raios que atingem uma superfície.
- BRDF ( função de distribuição de refletância bidirecional ) é um BSSRDF simplificado, assumindo que a luz entra e sai no mesmo ponto ( veja a imagem à direita ).
- BTDF ( função de distribuição de transmitância bidirecional ) é semelhante ao BRDF, mas para o lado oposto da superfície. ( veja a imagem superior ).
- BSSTDF ( função de distribuição de transmitância de superfície de espalhamento bidirecional ) é como o BTDF, mas com espalhamento de subsuperfície.
- BSSDF ( função de distribuição de superfície de espalhamento bidirecional ) é definida coletivamente por BSSTDF e BSSRDF. Também conhecido como BSDF ( função de distribuição de espalhamento bidirecional ).