cvex_bsdf

本页内容	* 评估函数 * 采样函数 * 组件掩码隐式参数 * 自定义可变参数 * 验证 * 示例 + 示例：漫反射 + 示例：镜面反射

bsdf cvex_bsdf(string eval_cvex_shader, string sampler_cvex_shader, ...)

该函数允许您通过一对cvex着色器定义BSDF反射函数：一个用于评估反射函数，另一个用于采样。

您可以将着色器作为VEX源代码字符串传递到前两个参数中。然后，您可以使用可变参数定义任意数据，这些数据将在调用着色器时传递给它们。

警告此接口可能会在Houdini的未来版本中更改，不过任何潜在的更改可能不需要对您的着色器结构进行根本性修改。

评估函数

eval_fn

评估函数必须接受以下参数：

(vector u, vector v, int bounces, int reverse, vector &refl, vector &eval, float &pdf)

u

出射光方向，从表面指向观察者。

v

入射光方向，从表面指向光源。

bounces

指定应评估的反射类型的掩码。

reverse

是从相机(0)还是光源(1)进行评估。

refl

函数必须用BSDF的反射率（反照率）覆盖此变量。

这不依赖于v向量，因为它用作所有光照方向上的平均反射率。这是albedo函数将返回的值。

eval

函数必须用给定方向的评估反射率覆盖此变量。

将其设置为0以指示mantra BSDF是否为delta函数。Delta函数在特定方向或线上反射光，并在光照算法中作为特殊情况处理以产生较少噪声的结果。Delta BSDF的行为由采样函数（如下）决定。

pdf

函数必须用给定方向的采样pdf覆盖此变量。此值在球面上的积分应等于luminance(refl)*2*PI。对于完美的重要性采样，pdf == luminance(eval)。

采样函数

sample_fn

采样函数负责选择从评估函数（如上）定义的分布中重要性采样的随机反射方向。

采样函数必须接受以下参数：

(vector u, float sx, float sy, int bounces, vector &refl, vector &v, int &bouncetype, float &pdf)

如果评估函数是delta函数（由评估函数将eval设置为0指示），您可以自由选择任何采样方向。否则，您应该从与评估函数匹配或接近的分布中选择方向。sx和sy输入可用于帮助生成高质量的采样分布。这些值直接从mantra的像素采样模式初始化。

u

出射光方向，从表面指向观察者。

sx

0到1之间的均匀随机值，与sy在2D采样模式中相关。

sy

0到1之间的均匀随机值，与sx在2D采样模式中相关。

bounces

指定应评估的反射类型的掩码。

refl

BSDF的反射率（反照率），由采样方向的光的颜色着色。此值的亮度应与评估函数中的refl匹配。如果采样分布与评估函数不完全匹配，则应按评估分布与采样分布的比率缩放此值。

v

采样光方向，从表面指向光源。

bouncetype

采样选择的特定组件类型。

pdf

采样pdf。此值在球面上的积分应为常数2*PI。请注意，这与评估函数产生的pdf相差luminance(refl)的因子。

从Houdini 13开始，采样函数不需要直接从评估函数的分布中采样。要使用不同的采样函数，调整评估和采样着色器的pdf输出，使其反映被采样的分布。

组件掩码隐式参数

component-mask-implicit-argument

如果您在评估或采样着色器中添加int mybounces输出参数，它将填充BSDF的组件掩码。您可以将其与传递给cvex_bsdf()函数的额外"label"可变参数进行检查，以查看是否应应用。这允许您为不同的组件类型使用相同的CVEX着色器源代码。

有关组件标签位掩码的信息，请参见bouncemask。

自定义可变参数

custom-variadic-arguments

在着色器字符串之后传递给cvex_bsdf()的任何额外"key", value对定义了在调用着色器时将传递给它们的自定义参数。

F = cvex_bsdf("...", "...", "label", "diffuse", "N", N);

特别是，您应提供一个“label”关键字参数来指定新BSDF的组件类型（例如，"diffuse"或"reflect"）。您可以在空格分隔的列表中指定多个标签（例如，"label", "reflect refract"）。

验证

validation

有两种主要方法可用于验证您是否正确实现了cvex_bsdf评估和采样函数。

您可以使用mantra的多重重要性采样算法来确保渲染在不同采样技术下亮度匹配（除了噪声）。为此，创建一个环境光（分配了贴图）并使用MIS Bias参数的不同值进行渲染。您需要从渲染属性对话框中添加MIS Bias参数，因为默认情况下它在灯光上不可用。值为-1表示仅从BSDF采样，而值为1表示仅从光源采样。要验证采样函数中的refl值，将环境光渲染模式设置为Ray Tracing Background。如果渲染结果在值为-1、0、1和光线追踪背景时相同（除了噪声），则您的着色器是无偏的。
其次，可以使用Verify BSDF对象来验证反照率、pdf和采样函数是否正确对齐，并且它们是否积分到正确的值。此方法在SOP中使用基于点的随机采样，并另外将BSDF的形状可视化为极坐标点云。

示例

examples

示例：漫反射

example-diffuse

创建：

F = cvex_bsdf("diffuse_eval", "diffuse_sample", "label", "diffuse", "N", N);

评估着色器：

#include "pbr.h"

cvex diffuse_eval(
    vector u = 0;
    vector v = 0;
    int bounces = 0;
    int reverse = 0;
    export vector refl = 0;
    export vector eval = 0;
    export float pdf = 0;

    int mybounces = 0;
    vector N = 0)
{
    if (bounces & mybounces)
    {
        // 如果评估反向，则需要入射光方向而不是出射方向进行评估。
        // select语句根据"reverse"切换的值进行交换。
        vector vvec = select(reverse, u, v);
        pdf = max(dot(vvec, normalize(N)), 0);
        eval = pdf;
        refl = 0.5;
    }
}

采样着色器：

#include "math.h"
#include "pbr.h"

cvex diffuse_sample(
    vector u = 0;
    float sx = 0;
    float sy = 0;
    int bounces = 0;

    export vector refl = 0;
    export vector v = 0;
    export int bouncetype = 0;
    export float pdf = 0;

    int mybounces = 0;
    vector N = 0)
{
    if (bounces & mybounces)
    {
        vector nml = normalize(N);

        v = set(cos(sx*PI*2), sin(sx*PI*2), 0);
        v *= sqrt(sy);
        v.z = sqrt(1-sy);

        pdf = 2*v.z;

        // 将v转换为nml的参考系
        vector framex = normalize(cross(nml, u));
        vector framey = cross(nml, framex);

        v = framex * v.x + framey * v.y + nml*v.z;

        bouncetype = mybounces;
        refl = 0.5; // 亮度需要匹配反照率
    }
}

示例：镜面反射

example-specular

创建：

F = cvex_bsdf("specular_eval", "specular_sample", "label", "reflect", "dir", reflect(I, N));

评估着色器：

#include "pbr.h"

cvex specular_eval(
    vector u = 0;
    vector v = 0;
    int bounces = 0;
    int reverse = 1;
    export vector refl = 0;
    export vector eval = 0; // Delta bsdf

    int mybounces = 0;
    vector dir = 0)
{
    if (bounces & mybounces)
        refl = 1;
}

采样着色器：

#include "math.h"
#include "pbr.h"

cvex specular_sample(
    vector u = 0;
    float sx = 0;
    float sy = 0;
    int bounces = 0;

    export vector refl = 0;
    export vector v = 0;
    export int bouncetype = 0;
    export float pdf = 0;

    int mybounces = 0;
    vector dir = 0)
{
    if (bounces & mybounces)
    {
        pdf = 1e6F;
        v = dir;
        bouncetype = mybounces;
        refl = 1; // 需要匹配反照率
    }
}