Fungsi sebaran hamburan cahaya dwiarah

Fungsi Sebaran Hamburan Cahaya Dwiarah (bahasa Inggris : bidirectional scattering distribution function (BSDF)) hingga kini belum memiliki pengertian yang jelas. Istilah ini diduga dipakai pertama kali oleh Bartell, Dereniak, dan Wolfe pada tahun 1980.^[1] Istilah ini sering digunakan untuk menyebut fungsi matematika umum yang menggambarkan bagaimana cahaya dihamburkan oleh suatu permukaan. Meskipun demikian, istilah ini sering dibagi lagi menjadi dua, yaitu bagaimana cahaya dipantulkan dan bagaimana cahaya diteruskan oleh suatu benda. Pemantulan cahaya oleh suatu benda dirumuskan dengan fungsi sebaran pemantulan dua arah (bidirectional reflectance distribution function (BRDF)), sementara penerusan cahaya oleh suatu benda dirumuskan dengan fungsi sebaran penerusan dua arah (bidirectional transmittance distribution function (BTDF)).

BSDF adalah gabungan antara BRDF dan BTDF . Konsep pada semua fungsi BxDF dapat digambarkan sebagai kotak hitam dengan input berupa dua sudut, satu untuk berkas cahaya datang, dan yang kedua untuk berkas cahaya keluar (dipantulkan atau diteruskan) pada titik tertentu di suatu permukaan benda. Output dari kotak hitam ini adalah nilai yang menentukan rasio antara energi cahaya yang masuk dan keluar untuk pasangan sudut yang diberikan. Isi kotak hitam merupakan rumus matematika yang bisa saja kurang akurat atau sangat akurat dalam memodelkan dan memperkirakan perilaku permukaan asli benda. Atau isi dari kotak hitam merupakan suatu algoritma yang menghasilkan output berdasarkan sampel diskrit dari pengukuran suatu data. Hal ini menyiratkan fungsi BSDF adalah 4(+1)-dimensi (4 nilai untuk 2 sudut 3D + 1 opsional untuk panjang gelombang cahaya), yang berarti bahwa fungsi tersebut tidak mudah untuk diterapkan pada grafik 2D bahkan grafik 3D sekalipun. Dalam beberapa literatur fungsi ini hanya ditampilkan sebagian saja.
Secara umum istilah BSDF digunakan untuk menyebut seluruh fungsi anggota BxDF.
Istilah BSDF kadang-kadang digunakan dalam konteks yang sedikit berbeda, untuk fungsi yang menggambarkan jumlah hamburan (bukan cahaya yang tersebar), fungsi hanya menunjukkan sudut datangnya cahaya. Misalnya pada permukaan lambert (permukaan yang terlihat terang seragam dari segala arah pandang serta memantulkan seluruh cahaya datang) sempurna, BSDF (angle)=const. Pendekatan ini digunakan misalnya pada pabrik yang memproduksi barang-barang bepermukaan mengilat.^{[butuh klarifikasi]}
Penggunaan istilah BSDF lainnya dapat dapat dilihat di beberapa paket 3D, ketika vendor menggunakan label 'pintar' artinya paket 3D telah mencakup algoritma komputer grafis yang terkenal seperti Pencahayaan Phong, Pencahayaan Blinn–Phong dll.
Penggunakaan fungsi BSDF untuk memodelkan wajah manusia pada tahun 2000 oleh Debevec ^[2] adalah salah satu terobosan terbesar dalam perjalanan menuju sinematografi virtual dengan hasil ultra-fotorealistis . Tim ini adalah yang pertama di dunia yang mengisolasi komponen hamburan bawah permukaan (kasus khusus untuk BTDF) menggunakan light stage (alat untuk menangkap siluet, tekstur, pantulan cahaya, dan gerak suatu benda) paling sederhana, yang terdiri atas sumber cahaya yang dapat dipindahkan, kamera digital beresolusi tinggi yang dapat dipindahkan, 2 polarisator di beberapa posisi dan algoritme yang sangat sederhana pada komputer sederhana.^[2] Tim memanfaatkan pengetahuan umum yang ada bahwa cahaya yang dipantulkan dan dihamburkan dari lapisan udara ke minyak mempertahankan polarisasinya sementara cahaya yang bergerak di dalam kulit kehilangan polarisasinya.^[2] Komponen hamburan bawah permukaan dapat disimulasikan sebagai pancaran cahaya tinggi yang stabil dari dalam permukaan kulit. Tanpa hamburan bawah permukaan kulit tidak akan terlihat realistis. ESC Entertainment, sebuah perusahaan yang didirikan oleh Warner Brothers Pictures diberi tugas khusus untuk melakukan efek visual / sistem sinematografi virtual untuk film The Matrix Reloaded dan The Matrix Revolutions mengisolasi parameter untuk BRDF analitik perkiraan yang terdiri dari komponen difusi Lambertian dan komponen Phong specular yang dimodifikasi dengan jenis efek Fresnel .^[3]

Gambaran umum fungsi BxDF

BRDF vs. BSSRDF

BRDF ( Fungsi sebaran pemantulan dwiarah ) ^[4] merupakan BSSRDF yang telah disederhanakan, dengan mengasumsikan berkas cahaya yang mengenai dan meninggalkan sebuah permukaan benda berada di titik yang sama ( lihat gambar di sebelah kanan ).
BTDF ( Fungsi sebaran penerusan dwiarah ) ^[1] mirip dengan BRDF tetapi untuk sisi permukaan yang berlawanan. ( lihat gambar atas ).
BDF ( Fungsi sebaran dwiarah ) ditentukan oleh BRDF dan BTDF.
BSSRDF ( Fungsi sebaran pemantulan permukaan hamburan dwiarah atau RDF hamburan permukaan dwiarah ) ^[4]^[5] menjelaskan hubungan antara berkas cahaya keluar dan berkas cahaya datang, termasuk fenomena seperti hamburan bawah permukaan (SSS). BSSRDF menjelaskan bagaimana cahaya diteruskan di antara dua sinar yang mengenai permukaan.
BSSTDF ( Fungsi sebaran penerusan permukaan hamburan dwiarah ) seperti BTDF tetapi dengan hamburan di bawah bawah permukaan.
BSSDF ( Fungsi sebaran hamburan permukaan dwiarah ) ditentukan oleh BSSTDF dan BSSRDF. Juga dikenal sebagai BSDF ( fungsi sebaran hamburan cahaya dwiarah ).

Lihat juga

BRDF
Radiometri
Pemantulan
Cahaya
BTF

Referensi

^ ^a ^b Bartell, F. O.; Dereniak, E. L.; Wolfe, W. L. (1980). "The theory and measurement of bidirectional reflectance distribution function (BRDF) and bidirectional transmittance distribution function (BTDF)". Radiation Scattering in Optical Systems. 0257. Proceedings of SPIE Vol. 257 Radiation Scattering in Optical Systems: 154–160. doi:10.1117/12.959611. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-03-05. Diakses tanggal 14 July 2014.
^ ^a ^b ^c Debevec, Paul; Tim Hawkins; Chris Tchou; Haarm-Pieter Duiker; Westley Sarokin; Mark Sagar (2000). "Acquiring the reflectance field of a human face". Proceedings of the 27th annual conference on Computer graphics and interactive techniques - SIGGRAPH '00. ACM. hlm. 145–156. doi:10.1145/344779.344855. ISBN 978-1581132083.
^ Haber, Jörg; Demetri Terzopoulos (2004). "Facial modeling and animation". Proceedings of the conference on SIGGRAPH 2004 course notes - GRAPH '04. ACM. hlm. 6–es. doi:10.1145/1103900.1103906. ISBN 978-0111456781.
^ ^a ^b Nicodemus, F. E.; Richmond, J. C.; Hsia, J. J.; Ginsberg, I. W.; Limperis, T. (1977). "Geometrical Considerations and Nomenclature for Reflectance" (PDF). Technical Report NBS MN-160, National Bureau of Standards. Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2017-10-10. Diakses tanggal 14 July 2014.
^ Jensen, H. W.; Marschner, S. R.; Levoy, M.; Hanrahan, P. (2001). "A Practical Model for Subsurface Light Transport" (PDF). Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques - SIGGRAPH '01. graphics.ucsd.edu/~henrik/papers/bssrdf/. Proceedings of ACM SIGGRAPH 2001. hlm. 511–518. CiteSeerX 10.1.1.503.7787  . doi:10.1145/383259.383319. ISBN 978-1581133745. Diakses tanggal 14 July 2014.

[bartell1980-1] Bartell, F. O.; Dereniak, E. L.; Wolfe, W. L. (1980). "The theory and measurement of bidirectional reflectance distribution function (BRDF) and bidirectional transmittance distribution function (BTDF)". Radiation Scattering in Optical Systems. 0257. Proceedings of SPIE Vol. 257 Radiation Scattering in Optical Systems: 154–160. doi:10.1117/12.959611. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2016-03-05. Diakses tanggal 14 July 2014.

[Deb2000-2] Debevec, Paul; Tim Hawkins; Chris Tchou; Haarm-Pieter Duiker; Westley Sarokin; Mark Sagar (2000). "Acquiring the reflectance field of a human face". Proceedings of the 27th annual conference on Computer graphics and interactive techniques - SIGGRAPH '00. ACM. hlm. 145–156. doi:10.1145/344779.344855. ISBN 978-1581132083.

[HaD2004-3] Haber, Jörg; Demetri Terzopoulos (2004). "Facial modeling and animation". Proceedings of the conference on SIGGRAPH 2004 course notes - GRAPH '04. ACM. hlm. 6–es. doi:10.1145/1103900.1103906. ISBN 978-0111456781.

[nicodemus1977-4] Nicodemus, F. E.; Richmond, J. C.; Hsia, J. J.; Ginsberg, I. W.; Limperis, T. (1977). "Geometrical Considerations and Nomenclature for Reflectance" (PDF). Technical Report NBS MN-160, National Bureau of Standards. Diarsipkan (PDF) dari versi asli tanggal 2017-10-10. Diakses tanggal 14 July 2014.

[jensen2001-5] Jensen, H. W.; Marschner, S. R.; Levoy, M.; Hanrahan, P. (2001). "A Practical Model for Subsurface Light Transport" (PDF). Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques - SIGGRAPH '01. graphics.ucsd.edu/~henrik/papers/bssrdf/. Proceedings of ACM SIGGRAPH 2001. hlm. 511–518. CiteSeerX 10.1.1.503.7787  . doi:10.1145/383259.383319. ISBN 978-1581133745. Diakses tanggal 14 July 2014.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]