BSDF

BSDF全称是Bidirectional Scattering Distribution Function,即双向散射分布函数,它是一个统称,由Bartell, Dereniak在1980年提出,一般包括BRDF(反射)和BTDF(透射),反映了一个面上不同方向的散射强度。有些还有BDDF(衍射)。
BSDF_第1张图片

可以看到,光线经过一个物体面后,一般会分成5个部分,specular镜面反射、折射、BTDF、BRDF、还有Absorb吸收的部分。有些资料把BRDF和BTDF也称之为前向散射和背向散射。
BSDF_第2张图片
只是镜面反射:
BSDF_第3张图片
BRDF和镜面反射同时存在:
BSDF_第4张图片
只是BTDF:
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BSDF的定义:
首先,亮度(辉度)是对于发光面来说的,L=dφ/dw*dscosθ=I/dscosθ如图所示:
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BSDF被定义为:
这里写图片描述
BSDF_第7张图片
其中:dE为是面源dA的入射光照度(单位为w/m^2),ri是入射光方向,dL为面源dA的散射光的辉度(亮度,单位为w/sr*m^2),rs为散射光方向,所以BSDF单位为1/sr,由于既有ri方向,又有rs方向,因此称为双向。
其实Is/φi的单位为1/sr,所以BSDF可以理解为每单位的入射光通量,所引起某方向上散射强度的大小。
一般测量BSDF,是通过测量面源dAs上的入射光通量φi和散射光通量φs以及立体角dΩ来确定L和E值。所以,BSDF公式,把dL和dE用φ替代,可以在分子,分母同乘dAs的情况下,简化为下式:

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Harvey_shark BSDF(哈维BSDF模型)
哈维在1976年的博士论文Light-Scattering Properties of Optical Surfaces提出该模型。
BSDF_第8张图片
β0是镜面specular reflecting单位矢量的投影,β是散射单位方向的单位矢量的投影,β-β0的绝对值|β-β0|,来做为BSDF的变量,如果ri和r和ro在同一平面上,则
|β-β0|=|sinθ-sinθ0|,其中θ是表面法线与散射方向夹角、θ0是表面法线与散射方向法线,当光线垂直照射时,|β-β0|=|sinθ|。
这也进一步导出了ABg散射模型来表述BSDF。
ABg模型用3个参数A、B、g来表示:
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