Función de distribución de dispersión bidireccional

La definición de BSDF ( función de distribución de dispersión bidireccional ) no está bien estandarizada. El término fue probablemente introducido en 1980 por Bartell, Dereniak y Wolfe. ^[1] La mayoría de las veces se utiliza para nombrar la función matemática general que describe la forma en que la luz se dispersa por una superficie. Sin embargo, en la práctica, este fenómeno suele dividirse en los componentes reflejado y transmitido, que luego se tratan por separado como BRDF ( función de distribución de reflectancia bidireccional ) y BTDF ( función de distribución de transmitancia bidireccional ).

BSDF es un superconjunto y la generalización de BRDF y BTDF . El concepto detrás de todas las funciones BxDF podría describirse como una caja negra con las entradas siendo dos ángulos cualesquiera, uno para el rayo entrante (incidente) y el segundo para el rayo saliente (reflejado o transmitido) en un punto dado de la superficie. La salida de esta caja negra es el valor que define la relación entre la energía de la luz entrante y saliente para el par de ángulos dados. El contenido de la caja negra puede ser una fórmula matemática que intenta modelar y aproximar con mayor o menor precisión el comportamiento real de la superficie o un algoritmo que produce la salida basándose en muestras discretas de datos medidos. Esto implica que la función es 4(+1)-dimensional (4 valores para 2 ángulos 3D + 1 opcional para la longitud de onda de la luz), lo que significa que no puede representarse simplemente mediante 2D y ni siquiera mediante un gráfico 3D. Cada gráfico 2D o 3D, que a veces se ve en la literatura, muestra solo una porción de la función.
Algunos tienden a utilizar el término BSDF simplemente como un nombre de categoría que cubre toda la familia de funciones BxDF.
El término BSDF se utiliza a veces en un contexto ligeramente diferente, para la función que describe la cantidad de luz dispersa (no dispersa), simplemente como una función del ángulo de la luz incidente. Un ejemplo para ilustrar este contexto: para una superficie perfectamente lambertiana, el BSDF (ángulo) = constante. Este enfoque se utiliza, por ejemplo, para verificar la calidad de salida por parte de los fabricantes de superficies brillantes. ^{[ Aclaración necesaria ]}
Otro uso reciente del término BSDF se puede ver en algunos paquetes 3D, cuando los proveedores lo utilizan como una categoría "inteligente" para abarcar los algoritmos cg simples y bien conocidos como Phong , Blinn–Phong , etc.
La adquisición de la BSDF sobre el rostro humano en 2000 por Debevec et al. ^[2] fue uno de los últimos avances clave en el camino hacia la cinematografía completamente virtual con sus imitaciones digitales ultra fotorrealistas . El equipo fue el primero en el mundo en aislar el componente de dispersión subsuperficial (un caso especializado de BTDF) utilizando la etapa de luz más simple, que consiste en una fuente de luz móvil, una cámara digital de alta resolución móvil , 2 polarizadores en algunas posiciones y algoritmos realmente simples en una computadora modesta . ^[2] El equipo utilizó el conocimiento científico existente de que la luz que se refleja y se dispersa desde la capa de aire a aceite conserva su polarización mientras que la luz que viaja dentro de la piel pierde su polarización. ^[2] El componente de dispersión subsuperficial se puede simular como un brillo de luz constante de alta dispersión desde dentro de los modelos , sin el cual la piel no parece realista. ESC Entertainment, una compañía creada por Warner Brothers Pictures especialmente para hacer el sistema de efectos visuales/cinematografía virtual para The Matrix Reloaded y The Matrix Revolutions, aisló los parámetros para un BRDF analítico aproximado que consistía en un componente de difusión lambertiano y un componente Phong especular modificado con un efecto tipo Fresnel . ^[3]

Descripción general de las funciones de BxDF

BRDF ( función de distribución de reflectancia bidireccional ) ^[4] es una BSSRDF simplificada, que supone que la luz entra y sale por el mismo punto ( ver la imagen de la derecha ).
BTDF ( función de distribución de transmitancia bidireccional ) ^[1] es similar a BRDF pero para el lado opuesto de la superficie. ( ver la imagen superior ).
BDF ( función de distribución bidireccional ) se define colectivamente por BRDF y BTDF.
La función de distribución de reflectancia superficial por dispersión bidireccional ( BSSRDF , por sus siglas en inglés ) ^[4]^[5] describe la relación entre la radiancia saliente y el flujo incidente, incluidos fenómenos como la dispersión subsuperficial (SSS, por sus siglas en inglés). La BSSRDF describe cómo se transporta la luz entre dos rayos cualesquiera que inciden en una superficie.
BSSTDF ( función de distribución de transmitancia de superficie de dispersión bidireccional ) es como BTDF pero con dispersión subsuperficial.
La función de distribución de superficie de dispersión bidireccional ( BSSDF , por sus siglas en inglés) se define colectivamente como BSSTDF y BSSRDF. También se la conoce como BSDF ( función de distribución de dispersión bidireccional ).

Véase también

Referencias

^ ab Bartell, FO; Dereniak, EL; Wolfe, WL (1980). Hunt, Gary H. (ed.). "La teoría y medición de la función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) y la función de distribución de transmitancia bidireccional (BTDF)". Dispersión de radiación en sistemas ópticos. 0257 . Actas de SPIE Vol. 257 Dispersión de radiación en sistemas ópticos: 154–160. doi :10.1117/12.959611. S2CID 128406154 . Consultado el 14 de julio de 2014 . {{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
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^ ab Nicodemus, FE; Richmond, JC; Hsia, JJ; Ginsberg, IW; Limperis, T. (1977). "Consideraciones geométricas y nomenclatura para la reflectancia" (PDF) . Informe técnico NBS MN-160, Oficina Nacional de Normas . Consultado el 14 de julio de 2014 .
^ Jensen, HW; Marschner, SR; Levoy, M.; Hanrahan, P. (2001). "Un modelo práctico para el transporte de luz subsuperficial" (PDF) . Actas de la 28.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '01. Actas de ACM SIGGRAPH 2001. págs. 511–518. CiteSeerX 10.1.1.503.7787 . doi :10.1145/383259.383319. ISBN . 978-1581133745. S2CID 11408331 . Consultado el 14 de julio de 2014 . {{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda )