双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）是计算机图形学和光学中用于描述物体表面反射特性的核心概念。它是一个四维函数，用于描述光线在物体表面的反射特性。
BRDF的物理意义在于它描述了光线在物体表面的反射特性，包括反射光的强度、方向以及与入射光之间的关系。BRDF的定义基于物理定律，例如能量守恒和赫姆霍兹互易性（Helmholtz reciprocity），即入射光和出射光的交换不应影响BRDF的结果。BRDF的物理模型包括经验模型（如Lambert、Phong、Blinn-Phong等）和基于物理的模型（如Cook-Torrance、Ward等），这些模型考虑了材料的几何、光学性质以及表面粗糙度等因素。
BRDF在计算机图形学中具有广泛的应用，特别是在真实感渲染中。它用于模拟光线与物体表面的相互作用，从而实现更逼真的图像效果。例如，BRDF模型可以用于模拟材料的光泽、质感和次表面散射（Subsurface Scattering）等效果。此外，BRDF在计算机视觉、材料科学和光学等领域也有重要应用，例如在材料科学中，通过测量BRDF可以反推材料的物理性质，如粗糙度和吸光性。
BRDF的测量和建模是一个复杂的过程。传统的测量方法包括使用戈尼反射计（gonioreflectometer）等设备进行测量，但这种方法耗时且效率较低。近年来，随着计算机技术和算法的进步，出现了基于数据驱动的方法和基于物理的模型，以提高BRDF的计算效率和准确性。
BRDF是一个描述光线在物体表面反射特性的物理模型，具有重要的理论和应用价值。它不仅在计算机图形学中用于实现真实感渲染，还在光学、材料科学和计算机视觉等领域发挥着重要作用。