Función de distribución de dispersión bidireccional

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

• 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 cuyas entradas son dos ángulos cualesquiera: uno para el rayo incidente y otro para el rayo 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 incidente y la saliente para el par de ángulos dado. 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 a partir de 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 un gráfico 2D ni siquiera mediante uno 3D. Cada gráfico 2D o 3D, a veces visto en la literatura, muestra solo una sección de la función.
• Algunos tienden a usar el término BSDF simplemente como un nombre de categoría que abarca toda la familia de funciones BxDF.
• El término BSDF se utiliza a veces en un contexto ligeramente diferente, para referirse a la función que describe la cantidad de luz dispersada (no la luz dispersada), simplemente como una función del ángulo de incidencia de la luz. Un ejemplo para ilustrar este contexto: para una superficie perfectamente lambertiana, BSDF(ángulo) = constante. Este enfoque se utiliza, por ejemplo, para verificar la calidad de salida por parte de los fabricantes de superficies brillantes.
• Otro uso reciente del término BSDF se puede observar en algunos paquetes 3D, cuando los proveedores lo utilizan como una categoría "inteligente" para englobar algoritmos de gráficos por computadora 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 totalmente virtual con sus parecidos digitales ultra fotorrealistas . El equipo fue el primero en el mundo en aislar el componente de dispersión subsuperficial (un caso especializado de BTDF) utilizando el escenario de luz más simple, que consistía 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 constante de luz de alta dispersión desde dentro de los modelos , sin el cual la piel no se ve realista. ESC Entertainment , una empresa creada por Warner Brothers Pictures específicamente para realizar los efectos visuales/sistema de cinematografía virtual para The Matrix Reloaded y The Matrix Revolutions, aisló los parámetros para una BRDF analítica aproximada que consistía en un componente de difusión lambertiana y un componente especular Phong modificado con un efecto de tipo Fresnel . ^{[ 3 ]}

• La 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 ).
• La BTDF ( función de distribución de transmitancia bidireccional ) ^{[ 1 ]} es similar a la BRDF pero para el lado opuesto de la superficie. ( ver la imagen superior ).
• La función de distribución bidireccional ( BDF ) se define colectivamente por la función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) y la función de distribución bidireccional (BTDF).
• La BSDF ( función de distribución de dispersión bidireccional ) se define formalmente como la suma de la BRDF y la BTDF. ^{[ 5 ]} En los estándares de renderizado modernos, como Open Shading Language (OSL), las BSDF se representan como cierres simbólicos para permitir que el renderizador realice una evaluación diferida y técnicas de muestreo optimizadas, como el muestreo de importancia múltiple . ^{[ 6 ]}
• La BSSRDF ( función de distribución de reflectancia superficial de dispersión bidireccional o RDF de dispersión superficial bidireccional ) ^{[ 4 ] [ 7 ]} describe la relación entre la radiancia saliente y el flujo incidente, incluyendo fenómenos como la dispersión subsuperficial (SSS). La BSSRDF describe cómo se transporta la luz entre dos rayos cualesquiera que inciden sobre una superficie.
• BSSTDF ( función de distribución de transmitancia superficial de dispersión bidireccional ) es similar a BTDF pero con dispersión subsuperficial.
• La función de distribución de superficie de dispersión bidireccional ( BSSDF ) se define colectivamente mediante BSSTDF y BSSRDF.

• BRDF
• Radiometría
• Reflectancia
• Resplandor
• BTF