BRDF双向反射分布函数

关于BRDF的朴素解释 - 知乎 (zhihu.com)

BRDF知识梳理 - 知乎 (zhihu.com)

非常硬核，图形学知识。需要理解辐射度量学。

BRDF要解决的问题很简单。我们想知道，当一束光照射到物体表面，我们从某一个角度观察该物体时，有多少光进入的我们的眼睛，并且又呈现出了什么样的颜色？

BRDF，全称为双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function），是用于描述物体表面如何反射光线的一个函数。具体来说，它定义了物体表面在一个入射方向的光线经过散射后沿不同反射方向的分布情况。

BRDF 通常表示为$f_r(\omega_i, \omega_r)$，其中：

  • $\omega_i$ 是入射光的方向。
  • $\omega_r$ 是反射光的方向。

BRDF 的单位是 $\frac{sr^{-1}}{m^2}$，代表每个单位入射辐射的能量如何在不同反射方向上分布。

BRDF 的特性：

  1. 能量守恒：物体表面不能反射比入射的光更多的能量。
  2. 赫尔姆霍兹互易性：对于光线从方向 $\omega_i$ 入射，沿 $\omega_r$ 反射的情况，BRDF 必须等于光线从 ωr\omega_rωr 入射，沿 $\omega_i$反射的情况，即 $f_r(\omega_i, \omega_r) = f_r(\omega_r, \omega_i)$。
  3. 非负性：BRDF 总是非负数，表示光不能反射负能量。

用途：模拟物体的材质

输入：光射入的方向，光反射后的方向，表面法线方向a

输出：一个无量纲的数，反射出的光的亮度和这个数成正比

其中的一些系数可以调整，用于模拟不同的材质