Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF)

De Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) beschrijft hoe licht wordt gereflecteerd door een oppervlak in verschillende richtingen. Het geeft aan hoeveel licht wordt gereflecteerd afhankelijk van de invalshoek en de uitvalshoek van het licht

BRDF wordt veel gebruikt in computer graphics, optica, materiaalkunde, en verlichtingstechnologie om realistische lichtreflecties en materiaalgedrag te modelleren.


1. Formele definitie van BRDF

De BRDF wordt wiskundig gedefinieerd als:

waarbij:

  • θi,ϕi\theta_i, \phi_iInvalshoek en azimutale hoek van het inkomende licht.
  • θr,ϕr\theta_r, \phi_rUitvalshoek en azimutale hoek van het gereflecteerde licht.
  • dLrdL_rGereflecteerde luminantie in de richting (θr,ϕr\theta_r, \phi_r).
  • dEidE_iInkomende verlichtingssterkte in de richting (θi,ϕi\theta_i, \phi_i).

De BRDF bepaalt hoe licht zich gedraagt bij reflectie op een oppervlak en is afhankelijk van het materiaal, de ruwheid en de structuur van het oppervlak.


2. Toepassingen van BRDF

🎨 Computergraphics & CGI → Realistische lichtreflecties en materiaalmodellen in 3D-rendering.
📷 Fotografie & beeldverwerking → Verbetering van lichtsimulaties en HDR-bewerking.
🔬 Materiaalwetenschap → Karakterisering van oppervlakken in wetenschappelijke en industriële toepassingen.
🚗 Automotive & coatings → Simulatie van lakreflecties en lichtdiffusie.
🌍 Satelliet- en klimaatonderzoek → Analyseren van zonlichtreflecties op land en oceanen.


3. Verschillende soorten reflectie in BRDF

Type reflectie Beschrijving Voorbeeld
Speculaire reflectie Licht wordt in één richting gereflecteerd, zoals bij een spiegel. Glanzende oppervlakken, water
Diffusieve reflectie Licht wordt in alle richtingen verspreid, zoals bij mat oppervlakken. Matgeverfde muren, papier
Anisotrope reflectie Reflectie is afhankelijk van de richting van het oppervlak. Geborsteld metaal, zijde
Retroreflectie Licht wordt teruggekaatst in de richting van de bron. Reflectoren op verkeersborden, kattenogen

4. Verschil tussen BRDF en BTDF

Eigenschap BRDF (Reflectie) BTDF (Transmissie)
Wat wordt gemeten? Hoe licht wordt gereflecteerd door een oppervlak Hoe licht door een materiaal gaat
Toepassing Glanzende en matte materialen, lak, coatings Glas, filters, semi-transparante materialen
Industrieën Verf, optica, CGI, architectuur Verlichting, optica, bouwmaterialen

💡 Kort samengevat:
De Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) beschrijft hoe licht zich reflecteert op een oppervlak, afhankelijk van invalshoek en materiaal. Het is essentieel voor toepassingen in computergraphics, optica, materiaalwetenschap en verlichtingsontwerp.