BSDF 是 Bidirectional scattering distribution function 的簡(jiǎn)稱，學(xué)術(shù)上稱之為雙向散射分布函數(shù)。BSDF 是研究物體表面粗糙度之光學(xué)性質(zhì)。由于物體表面上有凹凸不平的微小表面，一道入射光線射到表面而產(chǎn)生散射現(xiàn)象，用 BSDF 來(lái)表示這種散射現(xiàn)象。其中雙向（Bidirectional）系指入射光與接受散射光的方向，因不同的入射光角度所產(chǎn)生的散射性質(zhì)亦不相同。

BSDF 雙向散射分布函數(shù)，描述光從物體表面向不同方向散射。BSDF 方程包含入射光方向以及散射光方向，顧名曰“雙向”。BSDF（Bidirectional Scattered Distribution Function，即雙向散射分布函數(shù)）由 BTDF（Bidirectional Transmittance Distribution Function，即雙向透射分布函數(shù)）與 BRDF（ Bidirectional Reflectance Distribution Function，即雙向反射分布函數(shù)）構(gòu)成。

雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）用來(lái)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(tǒng)地說(shuō)，它描述了入射光線經(jīng)過(guò)某個(gè)表面反射后如何在各個(gè)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。

光線照到一個(gè)物體，首先產(chǎn)生了反射，吸收和透射，所以 BRDF 的關(guān)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(shí)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?xùn)|西，物體的表面材質(zhì)、光線的波長(zhǎng)（即它是什么樣的光，是可見太陽(yáng)光，節(jié)能燈光還是紫外線）和觀察者與物體 之間的位置關(guān)系。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(fā)散方向。會(huì)有相應(yīng)的入射光，反射光，入射角和反射角，它們?cè)谖矬w表面的法平面和切平面上的關(guān)系成為了 BRDF 的關(guān)鍵參數(shù)。由于人類眼睛對(duì)光的特殊敏感性，我們之所以能看到物體都是通過(guò)光線在物體上的發(fā)射和轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。而雙向反射分布這樣的函數(shù)表示可以更好地描述光線在物體上的變化，反射光線同時(shí)發(fā)向分布在法線兩邊的觀察者和光源兩個(gè)方向，從而使人在計(jì)算機(jī)等模擬環(huán)境下，視覺上可以看到更好的物體模擬效果，仿佛真實(shí)的物體存在。

BTDF 與 BRDF 類似，只不過(guò)它是用來(lái)描述相對(duì)面上的散射情況。綜上所述，可以將 BSDF 看作 BRDF 與 BTDF 的擴(kuò)展集。其實(shí)不論 BSDF、BRDF還是 BTDF，這些函數(shù)的概念都可以被描述為一個(gè)以任意兩個(gè)角度輸入的黑盒子，一個(gè)是入射光線，另一個(gè)是出射光線（反射或透射）。這個(gè)黑盒子會(huì)輸出一個(gè)值，該值定義了輸入和輸出的光能量之間的比例為給定的一對(duì)角度。黑匣子的內(nèi)容可能是一個(gè)數(shù)學(xué)公式，用以模擬和近似實(shí)際表面的行為，它也可能是一個(gè)算法，在產(chǎn)生輸出的基礎(chǔ)上測(cè)量數(shù)據(jù)的離散樣本。

BSDF 主要應(yīng)用在計(jì)算機(jī)仿真物體表面明亮度，與真實(shí)人眼所看物體之明亮度相符；也可應(yīng)用在背光模塊之光學(xué)模擬，例如擴(kuò)散膜的散射性質(zhì)等等。另外，在材料的光學(xué)性能研究領(lǐng)域，雙向散射分布函數(shù)（BSDF）已經(jīng)是一個(gè)被廣泛認(rèn)可的綜合指標(biāo)，在航天遙感、地理信息、海洋開發(fā)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、氣候研究、軍工信息等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著數(shù)字化和信息化的發(fā)展，BSDF 的研究也開始了數(shù)學(xué)建模和數(shù)字仿真。

因此，BSDF 的測(cè)試日漸成為光學(xué)材料仿真與應(yīng)用中不可或缺的一環(huán)，對(duì)測(cè)量BRDF / BTDF 的要求也越來(lái)越高。IS-SA 便是測(cè)量 BSDF 儀器中的一款領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)品，其主要特征如下圖：

IS-SA 能夠在各種光照條件下對(duì)表面散射特性進(jìn)行定量分析，可用來(lái)測(cè)量塑料、金屬、紡織品、玻璃、紙張、涂面、拋光表面、人體皮膚、工程表面等表面散射。

用 IS-SA 對(duì)擴(kuò)散膜進(jìn)行測(cè)量，這些擴(kuò)散膜可用于圖像、性能增強(qiáng)或背光顯示。IS-SA 用來(lái)區(qū)分不同膜的不同效果，也用于對(duì)跨片的工藝質(zhì)量和生產(chǎn)控制的均勻性進(jìn)行檢測(cè)。更好的是 IS-SA 能夠充分表征 BRDF 和 BTDF 的數(shù)據(jù)需求。也可用于全息薄膜的測(cè)量。IS-SA 的數(shù)據(jù)可以通過(guò)全息膠片區(qū)分不同的全息圖、確定空間均勻性，或是用于比較樣品的目標(biāo)設(shè)計(jì)性能。

IS-SA 可用以設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的光學(xué)部件特性。光學(xué)系統(tǒng)由多種元件組成，一些元件產(chǎn)生光，另一些引導(dǎo)或修改它。IS-SA 中有多種可用于光學(xué)系統(tǒng)反射或傳輸?shù)牟牧闲再|(zhì)，如反射面或擴(kuò)散膜表面，這些數(shù)據(jù)能夠更準(zhǔn)確的進(jìn)行整體光學(xué)系統(tǒng)建模。

可用于計(jì)算機(jī)仿真與繪制，一般通過(guò)測(cè)量目的進(jìn)行區(qū)分：對(duì)比材料特征，檢查材料差異，并檢測(cè)空間或時(shí)間的變化。這些信息可用于一般的科學(xué)或工程分析、材料開發(fā)、生產(chǎn)控制、繪制渲染等等。

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