真實物體表面屬性建模與繪制技術研究項目摘要

該項目研究現(xiàn)實世界中不透明物體表面反射屬性獲取、建模和繪制的理論方法和關鍵技術，對促進真實感屬性建模在數(shù)字化技術領域的應用具有重要的科學意義和應用價值。主要研究內容包括：研究不透明物體表面反射屬性獲取方法，構建拍攝環(huán)境，解決室內已知和室外未知光照條件下物體反射屬性獲取問題；研究描述物體表面反射屬性的雙向反射函數(shù)(BRDF)建模方法，建立BRDF模型的非線性優(yōu)化求解方法；研究動態(tài)聚類方法，對同一物體表面的多種材質自動分類，求解空間變化的BRDF(SVBRDF)模型；將屬性信息壓縮與幾何信息壓縮結合起來，研究BRDF數(shù)據(jù)壓縮算法；研究SVBRDF實時編輯方法和基于GPU的預計算輻射度傳播全頻光照繪制算法，建立全頻光照條件下SVBRDF實時編輯及繪制的處理框架，為用戶提供直觀方便的BRDF編輯工具，解決全局光照條件下物體表面反射屬性的繪制問題。 2100433B

分層材質建模與繪制是目前計算機圖形領域研究的熱點和難點。由于分層材質能夠更精確地描述現(xiàn)實世界中的材質，其在圖形繪制中的應用可以顯著提高繪制結果的物理真實感。本項目將從微面元理論的角度研究分層材質的建模與繪制技術，詳細探討基于微面元理論的材質模型中法向分布、Fresnel反射和微面元間陰影遮擋等在擴展到處理分層材質時的計算方式，著重討論多次內反射、層內介質散射和吸收對次表面反射效果的影響，并基于adding-doubling方法推廣到處理多層分層材質。最后，通過在離線繪制引擎和實時繪制場景中的應用來驗證本項目提出的分層材質模型的有效性和高效性。相比于傳統(tǒng)的分層材質模型，基于微面元理論的分層材質模型具有高效性、統(tǒng)一性、輕量級以及可擴展性等優(yōu)勢。本項目是材質建模與繪制方面的基礎性研究工作，具有重要的學術意義和應用價值。

分層材質建模與繪制是目前計算機圖形領域研究的熱點和難點。由于分層材質能夠更精確地描述現(xiàn)實世界中的材質，其在圖形繪制中的應用可以顯著提高繪制結果的物理真實感。本項目從微面元理論的角度研究分層材質的建模與繪制技術，詳細探討了基于微面元理論的材質模型中法向分布、Fresnel反射和微面元間陰影遮擋等在擴展到處理分層材質時的計算方式，著重討論多次內反射、層內介質散射和吸收對次表面反射效果的影響。在此基礎上，我們提出了擴展法向分布函數(shù)（ENDF）的概念，并采用擴展法向分布函數(shù)高效處理次表面反射。針對逆反射材質和特效涂料材質，我們基于擴展微面元理論提出了相應的高真實感繪制算法。最后，通過在離線繪制引擎和實時繪制場景中的應用驗證了本項目提出的復雜材質建模與繪制方法的有效性和高效性。相比于傳統(tǒng)的模型，基于微面元理論的材質模型具有高效性、統(tǒng)一性、輕量級以及可擴展性等優(yōu)勢。本項目是材質建模與繪制方面的基礎性研究工作，具有重要的學術意義和應用價值。

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