织物的过程化双向纹理函数生成算法

针对编织式样具有近似规则的微观几何结构这一特点,提出了一种基于织物几何中结构建模的过程化双向纹理函数生成算法.首先从分析编织式样的结构入手,得出编织式样变形的基本单元——可见丝线段;然后通过对其进行数学建模并按编织式样进行组合,产生了织物的几何中结构;最后利用光线跟踪算法实现了编织式样在不同光照和视线条件下的纹理外观,从而生成织物的双向纹理函数纹理.

双向纹理函数的有效压缩与绘制

提出了一种有效的BTF压缩方法:对简单BTF样本区域用一个统一的低频函数模拟整个区域的整体光照效果,再对每个像素生成一个高频函数来表现细节;对复杂样本区域则首先进行像素聚类,再在各个像素类内对视线采样方向自适应地聚类,在各个视线类内分别拟合一个低频函数,并求像素在各个视线内的高频函数,利用低频函数与高频函数的和重建了像素在相应视线类内的视觉效果.与局部PCA方法的对比表明,该文的算法取得了较高的压缩效率和更快的绘制速度,能实现交互的软件绘制和实时硬件绘制.

基于几何细节建模和双向纹理函数的真实感羽毛

根据羽毛具有近似规则的微观几何结构特点,提出了一种基于高精细几何细节建模和双向纹理函数的真实感羽毛建模和绘制算法。算法首先对羽毛进行基于Bezier或Hermite的参数化羽毛建模,进一步建立羽轴和羽枝的曲线管状体细节几何模型并离散网格化获得羽毛的高细节网格模型;最后利用该羽毛模型在不同光照和视线条件下采样的双向纹理函数(BTF)纹理和羽毛内在纹理合成的方法绘制基于BTF的真实感羽毛。

辐射度场景中双向纹理函数表面的绘制

双向纹理函数(BTF)表面一般采用点采样数据来定义表面的光照属性,因而这类表面很难运用基于面片分割的辐射度方法进行绘制,提出一种将辐射度算法扩展到包括BTF表面场景的有效方法.对表面的BTF样本区域首先进行像素聚类,再在各个像素类内对视线采样方向做进一步自适应的聚类,在各个视线类内像素分别拟合一个低频光照函数,并求它们在各个视线类内光照细节的高频光照函数.低频光照函数作为该表面区域的平均反射属性参与辐射度计算,生成场景的整体光照效果;然后利用计算的辐射度值和高频光照函数重建该表面区域的BTF材质细节.文中方法不仅取得了较高的压缩效率,而且在BTF材质表面产生了辉映等全局光照效果.最后利用硬件实现了视点快速改变时的场景绘制.

双向纹理函数稀疏采集与重建

针对采集材质双向纹理函数(BTF)数据过程非常耗时的问题,提出一种从材质稀疏采集数据中近似重建完整BTF数据的方法.在训练阶段,将训练数据进行聚类,通过数据分解得到能够表征每个类的基字典,由优化实验设计选出稀疏采集的角度;在采样/重建阶段,只在被选择的稀疏采样角度下采集,通过最小二乘法重建出完整的BTF数据.该方法能够分别选择光源和相机的稀疏采集位置,有效地减少了实际所需的光源和相机个数.实验结果表明,该方法可以很好地从稀疏采集的数据中重建出完整BTF数据,且精度优于已有方法.

基于PTM模型文物纹理映射算法

针对三维重建物体纹理不真实与不精确问题,提出了基于PTM(Polynomial Texture Maps)模型的文物纹理映射算法,该算法利用了多项式颜色依赖性的特质,采取表征颜色与亮度依赖关系的双二次多项式系数进行存储纹素数据,从而实现在变化的光照条件下重建物体的表面纹理。此外针对原PTM模型中存在的原始采集图像漫反射异常、亮度信息分布不均匀、重建拟合系数不精确,导致的重建图像纹理模糊、存在重影、物体细节纹理缺失等问题,提出了改进多项式的基函数和优化拟合系数的PTM算法以及PTM图像采集设备的优化方法,最后经实验验证,提出的算法使得重建物体纹理的真实性与精确度均得到了有效提高。

不透明材质反射属性采集及建模技术综述

在计算机图形学和计算机视觉领域,材质反射属性模型能够展现真实世界中材质复杂、丰富的光学现象,但反射属性数据具有高维度且材质反射现象复杂多变的特性,因此其采集和建模技术一直是研究的热点及难点.文中介绍了近年来国内外对不透明材质反射现象的采集及建模技术方面取得的最新研究进展,并给出了分析和总结.最后对该领域研究存在的挑战和未来发展趋势提出了一些看法.

基于BTF的草地实时绘制与ROAM实现

在计算机图形学领域,传统的草建模研究多基于几何学,这种方式对于大规模草地而言,要产生大量数据,场景绘制时计算复杂度较高。针对此问题,采用一种基于GPU的双向纹理函数BTF方法,压缩处理采样数据,GPU完成双向纹理重构与映射,在场景质量和速度上得到了较好效果,在实现上采用ROAM算法,实现多分辨率渲染,对距离视点较远或粗糙的地方采取粗略绘制,进一步提高了渲染速度。

物体表面质感模型与绘制综述

综合论述了真实感图形学的主要研究内容之一——物体表面质感。阐明了影响物体表面质感的两个因素:物体表面的光学特性和几何细节。根据光线在物体表面的反射、次表面散射、透射等情况,重点综述了表征物体表面质感的一般模型和具体模型分类。详细分析了具体的BRDF模型、SVBRDF模型、BSSRDF模型、TSVBRDF模型和BTF模型,总结了这几种模型各自的特点、适用范围、绘制效果。展示了真实感表面质感绘制在影视制作、游戏产业、虚拟设计、文化遗产保护等领域的应用情况。最后对真实感表面质感绘制的研究进行了总结和展望。