دالة توزيع التشتت ثنائي الاتجاه

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

لا يوجد تعريف موحد لدالة توزيع التشتت ثنائي الاتجاه ( BSDF ). يُرجح أن بارتيل وديرينياك وولف قدّموا هذا المصطلح عام ١٩٨٠. [ ١ ] يُستخدم غالبًا للإشارة إلى الدالة الرياضية العامة التي تصف كيفية تشتت الضوء بواسطة سطح ما. مع ذلك، عمليًا، تُقسّم هذه الظاهرة عادةً إلى مُكوّنين: مُنعكس ومُنفذ، ويُعامل كل منهما على حدة كدالة توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه ( BRDF ) ودالة توزيع النفاذية ثنائي الاتجاه ( BTDF ) على التوالي.

BSDF: BRDF + BTDF
  • تُعدّ دالة توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BSDF) مجموعةً شاملةً وتعميمًا لدالتي توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BRDF) ودالة توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BTDF). يمكن وصف المفهوم الكامن وراء جميع دوال توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BxDF) بأنه صندوق أسود، مدخلاته زاويتان: الأولى للشعاع الساقط، والثانية للشعاع المنعكس أو المنقول عند نقطة معينة على السطح. مخرج هذا الصندوق الأسود هو القيمة التي تحدد نسبة طاقة الضوء الساقط إلى طاقة الضوء المنبعث عند الزاويتين المحددتين. قد يكون محتوى الصندوق الأسود صيغةً رياضيةً تحاول، بدقة متفاوتة، نمذجة سلوك السطح الفعلي وتقريبه، أو خوارزميةً تُنتج المخرجات بناءً على عينات منفصلة من البيانات المقاسة. هذا يعني أن الدالة رباعية الأبعاد (4+1) (أربع قيم لزاويتين ثلاثيتي الأبعاد + قيمة اختيارية لطول موجة الضوء)، مما يعني أنه لا يمكن تمثيلها ببساطة ببعدين، ولا حتى برسم بياني ثلاثي الأبعاد. كل رسم بياني ثنائي أو ثلاثي الأبعاد، والذي يُرى أحيانًا في المراجع، لا يُظهر سوى جزء من الدالة.
  • يميل البعض إلى استخدام مصطلح BSDF ببساطة كاسم فئة يغطي عائلة وظائف BxDF بأكملها.
  • يُستخدم مصطلح BSDF أحيانًا في سياق مختلف قليلًا، للدلالة على الدالة التي تصف مقدار التشتت (وليس الضوء المتشتت)، ببساطة كدالة لزاوية سقوط الضوء. مثال لتوضيح هذا السياق: بالنسبة لسطح لامبرتي مثالي ، تكون قيمة BSDF (الزاوية) ثابتة. يُستخدم هذا النهج، على سبيل المثال، للتحقق من جودة الإخراج من قِبل مُصنّعي الأسطح اللامعة.
  • ويمكن ملاحظة استخدام حديث آخر لمصطلح BSDF في بعض حزم البرامج ثلاثية الأبعاد، عندما يستخدمه البائعون كفئة "ذكية" لتشمل خوارزميات cg البسيطة والمعروفة مثل Phong و Blinn–Phong وما إلى ذلك.
  • كان الحصول على بيانات توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BSDF) على وجه الإنسان عام 2000 بواسطة ديبفيك وآخرون [ 2 ] أحد أهم الإنجازات الأخيرة في مسيرة التصوير السينمائي الافتراضي الكامل، بما يوفره من صور رقمية فائقة الواقعية . وكان الفريق أول من عزل مكون التشتت تحت السطحي (وهو حالة خاصة من توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه) باستخدام أبسط منصة إضاءة ، تتكون من مصدر ضوء متحرك، وكاميرا رقمية عالية الدقة متحركة ، ومستقطبين في مواقع متعددة، وخوارزميات بسيطة للغاية على جهاز كمبيوتر متواضع . [ 2 ] استغل الفريق المعرفة العلمية السائدة بأن الضوء المنعكس والمتشتت من طبقة الهواء إلى الزيت يحتفظ باستقطابه، بينما يفقد الضوء الذي ينتقل داخل الجلد استقطابه. [ 2 ] يمكن محاكاة مكون التشتت تحت السطحي على شكل توهج ضوئي ثابت عالي التشتت من داخل النماذج ، وبدونه لا يبدو الجلد واقعيًا. قامت شركة ESC Entertainment ، وهي شركة أنشأتها شركة Warner Brothers Pictures خصيصًا لتنفيذ نظام المؤثرات البصرية / التصوير السينمائي الافتراضي لفيلمي The Matrix Reloaded و The Matrix Revolutions، بعزل معلمات BRDF التحليلي التقريبي الذي يتكون من مكون انتشار لامبرتي ومكون فونغ انعكاسي معدل مع تأثير من نوع فريسنل . [ 3 ]

نظرة عامة على وظائف BxDF

مقارنة بين BRDF وBSSRDF
  • BRDF ( دالة توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه ) [ 4 ] هي دالة BSSRDF مبسطة، بافتراض أن الضوء يدخل ويخرج من نفس النقطة ( انظر الصورة على اليمين ).
  • إن دالة توزيع النفاذية ثنائية الاتجاه ( BTDF ) [ 1 ] تشبه دالة توزيع النفاذية ثنائية الاتجاه (BRDF) ولكن للجانب المقابل من السطح. ( انظر الصورة العلوية ).
  • يتم تعريف دالة التوزيع ثنائية الاتجاه ( BDF ) بشكل جماعي بواسطة BRDF و BTDF.
  • تُعرَّف دالة توزيع التشتت ثنائية الاتجاه ( BSDF ) رسميًا بأنها مجموع دالتي توزيع التشتت ثنائية الاتجاه (BRDF) وثنائية الاتجاه (BTDF). [ 5 ] في معايير العرض الحديثة مثل لغة التظليل المفتوحة (OSL)، تُمثَّل دوال BSDF كإغلاقات رمزية لتمكين برنامج العرض من إجراء التقييم المؤجل وتقنيات أخذ العينات المُحسَّنة مثل أخذ العينات المتعددة الأهمية . [ 6 ]
  • تصف دالة توزيع انعكاس السطح ثنائية الاتجاه ( BSSRDF ) [ 4 ] [ 7 ] العلاقة بين الإشعاع الخارج والتدفق الساقط، بما في ذلك ظواهر مثل التشتت تحت السطحي (SSS). وتوضح هذه الدالة كيفية انتقال الضوء بين أي شعاعين يسقطان على سطح ما.
  • إن دالة توزيع نفاذية السطح ثنائية الاتجاه ( BSSTDF ) تشبه دالة توزيع نفاذية السطح ثنائية الاتجاه (BTDF) ولكن مع تشتت تحت السطح.
  • يتم تعريف دالة توزيع سطح التشتت ثنائي الاتجاه ( BSSDF ) بشكل جماعي بواسطة BSSTDF و BSSRDF.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 بارتيل، ف.و.؛ ديرينياك، إ.ل.؛ وولف، و.ل. (1980). هانت، غاري هـ. (محرر). "نظرية وقياس دالة توزيع الانعكاس ثنائي الاتجاه (BRDF) ودالة توزيع النفاذية ثنائية الاتجاه (BTDF)" . تشتت الإشعاع في الأنظمة البصرية. 0257. وقائع SPIE، المجلد 257، تشتت الإشعاع في الأنظمة البصرية: 154-160 . doi : 10.1117/12.959611 . S2CID 128406154. تاريخ الاسترجاع: 14 يوليو 2014 . {{cite journal}}يتطلب الاستشهاد بالمجلة ( مساعدة )|journal=
  2. 1 2 3 ديبفيك، بول؛ تيم هوكينز؛ كريس تشو؛ هارم-بيتر دويكر؛ ويستلي ساروكين؛ مارك ساجار (2000). "اكتساب مجال انعكاس وجه الإنسان". وقائع المؤتمر السنوي السابع والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '00 . ACM. ص 145-156 . doi : 10.1145/344779.344855 . ISBN  978-1581132083. S2CID 2860203 . 
  3. ↑ هابر، يورغ؛ ديمتري تيرزوبولوس (2004). "نمذجة وتحريك الوجه". وقائع مؤتمر SIGGRAPH 2004، ملاحظات الدورة التدريبية - GRAPH '04 . ACM. ص 6 وما فوق. doi : 10.1145/1103900.1103906 . ISBN  978-0111456781. S2CID 33684283 . 
  4. 1 2 نيكوديموس، إف إي؛ ريتشموند، جيه سي؛ هسيا، جيه جيه؛ جينسبيرغ، آي دبليو؛ ليمبيريس، تي. (1977). "الاعتبارات الهندسية وتسمية الانعكاسية" (ملف PDF) . التقرير الفني NBS MN-160، المكتب الوطني للمعايير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يوليو 2014 .
  5. ↑ فار، مات؛ جاكوب، وينزل؛ همفريز، جريج (2023). العرض القائم على الفيزياء: من النظرية إلى التطبيق (الطبعة الرابعة ). مورجان كوفمان. 
  6. ↑ مواصفات لغة التظليل المفتوحة (ملف PDF) (تقرير فني). مؤسسة أكاديمية البرمجيات.
  7. ↑ جنسن، هـ. و.؛ مارشنر، س. ر.؛ ليفوي، م.؛ هانراهان، ب. (2001). "نموذج عملي لانتقال الضوء تحت السطح" (ملف PDF) . وقائع المؤتمر السنوي الثامن والعشرين حول رسومات الحاسوب والتقنيات التفاعلية - SIGGRAPH '01 . وقائع مؤتمر ACM SIGGRAPH 2001. الصفحات 511-518 . CiteSeerX 10.1.1.503.7787 . doi : 10.1145/383259.383319 . ISBN   978-1581133745. S2CID 11408331 . تم الاسترجاع في 14 يوليو 2014 . {{cite book}}تم |website=تجاهله ( مساعدة )