BRDF

雙向反射分布函式（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）用來定義給定入射方向上的輻射照度（irradiance）如何影響給定出射方向上的輻射率（radiance）。更籠統地說，它描述了入射光線經過某個表面反射後如何在各個出射方向上分布——這可以是從理想鏡面反射到漫反射、各向同性（isotropic）或者各向異性（anisotropic）的各種反射。

基本介紹

• 中文名：雙向反射分布函式
• 外文名：Bidirectional Reflectance Distribution Function
• 簡稱：BRDF
• 詞性：專有名詞

簡介

BRDF（Bidirectional Reflectance Distribution Function，即雙向反射分布函式）

光線照到一個物體，首先產生了反射，吸收和透射，所以BRDF的關鍵因素即為多少光被反射、吸收和透射（折射）了，是怎樣變化的。這時的反射多為漫反射。而要知道這些光線反射透射的變化就需要清楚三樣東西，物體的表面材質、光線的波長（即它是什麼樣的光，是可見太陽光，節能燈光還是紫外線）和觀察者與物體之間的位置關係。三維世界角度可以類似是球體的，光線角度除了縱向180°的變化，還有橫向360的不同發散方向。會有相應的入射光，反射光，入射角和反射角，它們在物體表面的法平面和切平面上的關係成為了BRDF的關鍵參數。由於人類眼睛對光的特殊敏感性，我們之所以能看到物體都是通過光線在物體上的發射和轉移實現的。而雙向反射分布這樣的函式表示可以更好地描述光線在物體上的變化，反射光線同時發向分布在法線兩邊的觀察者和光源兩個方向，從而使人在計算機等模擬環境下，視覺上可以看到更好的物體模擬效果，仿佛真實的物體存在。

定義公式

詳細內容

1.幾何意義 最初的BRDF的定義是愛德華 尼哥蒂姆約於1965提出的。現代的定義是：

Lr（即上式的Lo）代表沿ωo發射出去的光能（即輻射增量），Ei代表延ωi入射的光能（即輻射度），θi是ωi和物體入射點上平面法線之間的夾角，ωi，ωo分別表示入射和出射光所占的立體角。

更詳細的公式

2.物理意義

雙向反射率分布函式（BRDF）的物理意義是：來自方向地表輻照度的微增量與其所引起的方向上反射輻射亮度增量之間的比值。

3.VRAY中的BRDF

Vray渲染器中有brdf設定：

BRDF（雙向反射分布）功能是基於現實中物體表面的一種特定的光線反射特性，是由於物體表面的工藝處理的差異性以及特殊手段改變了正常光照在物體表面的表現。現實中可以參照的例子如拉絲不鏽鋼以及cd光碟等。BRDF就是用於表現這類物體表面反射特性的方法，它用於定義物體表面的光譜和空間反射特性。

4.BRDF理論模型

到目前為止,建立起來的BRDF理論模型有數百種之多,因計算BRDF的角度不同而形成了不同的流派,大體上分為經驗統計模型、物理模型和半經驗模型3類。經驗統計模型簡單、適用性強,適於物理機理不清的情況。半經驗模型綜合了經驗模型與物理模型的優點,模型參數雖然是經驗參數,但具有一定的物理意義。物理模型研究得最為深入,理論基礎完善,代表著BRDF模型研究的主流方向,其模型參數具有明確的物理意義,並對光與地表物體的作用機理進行了數學描述,主要有輻射傳輸模型、幾何光學模型、混合模型和計算機模擬模型4類。

在計算機圖形學中實現BRDF理論模型的一個方法是用微小面元對物體表面進行建模，每一個小平面都是表面上的一個小平面鏡，具有隨機的大小和角度。這些小平面通常被賦予一個高斯分布的尺寸和角度（高斯分布比較簡單）。