接上一小节:课堂笔记_ 材质反射属性模型BRDF_03
(2)基于物理的模型(Physical-based Models):根据表面材料的几何以及光学属性建立反射方程,从而计算BRDF;
通常建立在被称为表面粗糙度的细节几何结构上。
粗糙度:从微观角度来看,几乎没有完全光滑的表面;微观尺度的表面几何是通过一组微平面集合来建模的;粗糙度通过微平面法向的统计分布来表达的。
1.Cook-Torrance模型:第一个用BRDF的模型;在BRDF的框架下,把物理学Fresnel反射率现象引进改造Phone模型中的高光项,将Phone模型变成了具有物理含义的模型,得到的效果更好。
BRDF可以分为两类:
各向同性:反射不受与给定表面法向夹角的约束,随机表面微结构;
各向异性:反射比随着与某个给定的表面法向之间的夹角而变化,图案的表面微结构,如金属丝、绸缎、毛发;
2.Ward模型(1992 ACM SIGGRAPH):Phong模型和Cook-Torrance BRDF模型都不能处理各向异性的效果——另一种BRDF模型:Ward模型
介绍了一种更一般的表面法向表达方式:通过椭圆体(ellipsoids)这种允许各向异性反射的形式表达,然而,由于没有考虑菲涅尔因子(Fresnel factor)和几何衰减因子(geometric attenuation factoe),该模型更像是一种经验模型。将菲涅尔因子和几何衰减因子替换为一个用于保证分布在整个半球内积分的简单归一化项。
3.更多BRDF模型(了解)。。。
Oren-Nayar模型,ACM SIGGRAPH 1994:将微平面当作Lambertian反射体而不是镜子。
Poulin-Fournier模型,ACM SIGGRAPH 1990:将微平面的法向表示为一组平行的圆柱体,同样处理各项异性的情况。
波动光学相关模型:由波动光学原理发展而来,材料的微平面大小和光的波长相当。基于不同的衍射理论,有两个工作:A Comprehensive Physical Model for Light Reflection,ACM SIGGRAPH 1991 and Diffraction Shaders,ACM SIGGRAPH 1999。虽然有很强的描述能力,但由于模型本身过于复杂而限制了它们的应用。应用如CD光盘在阳光下的效果。
(3)数据表达的模型(Data-driven Models):将BRDF按照实测数据建立查找表,以便于快速的查找和计算。
度量一个大的材料集合的BRDF,并将其记录为高维向量,利用降维方法从这些数据中计算一个低维流型。代表性工作:A Data-Driven Reflectance Model,ACM SIGGRAPH 2003。
BRDF模型形式的对比:
经验模型:计算简单,可以产生视觉上可接受的结果;
物理模型:参数具有物理意义,基于科学知识构建
数据驱动模型:灵活,对材料属性没有假设限定,很大的数据集,通常需要数据降维方法来压缩数据。
BRDF测量、评价
为了对具有未知反射属性的材料进行建模,并生成具有高度真实感的结果;恢复BRDF和其它场景属性的过程有时也被称作为逆渲染
度量设备
由于BRDF是一个关于光线(光源)和视角(相机)的函数,其度量可通过对2D光照空间和2D视角空间进行采样获取。 ACM SIGGRAPH 2000。
系统:有一个球,球的半径是2米,在球上固定上千个LED光源,用计算机控制光源,使这些光源瞬间能够遍历,然后快速用相机拍摄大量图片做图形绘制。想想光一个球600万。
BRDF就先理解到这。