Fourrure TempsRel sur des surfaces arbitraires

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Fourrure Temps-Réel sur des surfaces arbitraires

• Auteurs Lengyel, Praun, Finkelstein, Hoppe
• Exposant Tom Cox
• Traduction Bismi Mustapha
• CSci 5980 Nov 29, 2001
• Trad. Mai 2002

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Articles Présentés

• Real-Time FurJerome E. LengyelEurographics
  Rendering Workshop 2000
• Real-Time Fur over Arbitrary Surfaces Jerome
  Lengyel, Emil Praun, Adam Finkelstein, Hugues
  HoppeACM 2001 Symposium on Interactive 3D
  Graphics
• http//www.research.microsoft.com/jedl/

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Fourrure Temps-Réel

• Représentation LOD pour le tracé de la fourrure
  en fonction de la distance de vue
• Lillumination dynamique avec des ombres soft est
  consistent avec la représentation LOD

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3 Level-of-Detail Overview

• Les représentations LOD de la fourrure tiennent
  compte de la distance de vue

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Example Level of Detail
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4 Modélisation Geométrique des cheveux

• Premierement, planter la surface avec les points
  de départ des poils en peignant directement les
  graines à la surface du mesh
• Puis, faire pousser les grains comme des
  trajectoires de systèmes de particules, et
  ajuster les cheveux
• Paramètres couleur, diamètre, orientation,
  longueur, courbure, rayon de courbure

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5 Génération Concentrique des Coquilles

• Afin de créer le système de coordonnées sur
  lequel positionner les textures volumiques,
  utilisez un simple offset sur les positions des
  vertex sur un nombre prédéfini de niveaux, m, et
  de taille, h.
• La connectivité et les coodonnées de textures sur
  le mesh offset sont identiques au mesh input.
• Pour le vertex i de niveau l,

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6 Filtrage Volumique (1)

• Puisque la gémotrie du cheveu est à une echélle
  plus fine que la grille texel concerné, il est
  représenté par une ligne moyenne
• Chaque ligne de chaque cheveux est échantilloné à
  haute résolution, transformé des les coordonées
  de textures locales, et pondéré pare laire de
  section du cheveu.

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6 Filtrage Volumique (2)

• Soit Sijk un sample texel à filtrer, wijk(p) le
  noyeau texel, et Area(p) laire de lintersection
  du cheveu au point sample.

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7 Illumination des cheveux (1)

• Nous utilisons deux techniques, une qui
  fonctionne par vertex et une par pixel
• Quand les ombres lightmap (prochaine section)
  sont actives, on utilise lillumination par
  vertex. Sinon, on utilise lillumination par
  pixel.

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7 Illumination des cheveux (2)

• Par vextex.
• Choisissez la bonne normale afin de faire
  fonctionner léclairage hardware standard en
  projetant le vecteur lumière L et le demi vecteur
  spéculaire H sur le disque des normales définie
  par la tangente du cheveux T.
• E est le vecteur vue.

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7 Illumination des cheveux (3)

• Technique par pixel
• Fonctionne uniquement avec les lumières
  directionnelles et un spectateur non-local (une
  seule direction de vue pour tout les vertices),
• Utilisez la matrice hardware de texture pour
  encoder la position de la lumière et des yeux, et
  une table 2D pour calculer lillumination par
  pixel.

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8 Ombres Soft

• Développer une technique de rendu des ombres soft
  qui contribue à une sensation dillumination
  globale.
• Premièrement, la scène est rendu du point de vue
  de la lumière en utilisant une combinaison mesh
  identifié/carte UV texture
• Ensuite, sur le processeur principal, on fait une
  passe sur le rendu du point de vue de la lumière,
  en séléctionnant les échantillons qui
  correspondent à chaque mesh.

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Ombres Soft

• Troisièmement, effacer le lightmap de chaque mesh
  au niveau déclairage ambient.
• Appliquez une petite Gaussienne pour chaque
  sample du point de vue de la lumière afin de
  remplir les trous entre les samples manquants.

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9 Examples

• Rendu sur un Intel PIII 733 MHz et une carte
  vidéo Guillemot 3D Prophet DDR-DVI basé sur le
  processeur Nvidia GeForce256, en utilisant les
  API Microsoft DirectDraw et Direct3D.
• Le filtrage des textures volumiques des exemples
  suivant ont chacun pris plusieurs minutes.

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Texture volumique et ombrage soft
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Utilisation future de ces méthodes
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Motivation

• Adresser deux limitation de la méthode par
  coquille la paramétrisation et la taille
  mémoire de la texture à laide de la méthode
  des lapped textures de Praun et al.
• Adresser une troisième limitation le problème
  de la silhouette à laide dune méthode pour
  rendre des poils texturés normaux à la surface
  aux silhouettes

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Fourrure Temps-Réel sur des surfaces arbitraires

• Soit un mesh triangulaire représentant un
  personnage et un modèle paramétrique pour les
  cheveux
• Avant léxécution, réaliser deux opérations
• geometry preprocessing calculer les patches de
  texture lapped paramétrisant la surface
• texture preprocessing aggrandir le modèle
  géométrique dun patch de chevelure et
  lechantilloner sur la coquille et les textures
  fin
• A léxécution
• Rendre une série de coquille concentrique texturé
  
• Rendre plusieurs nageoire perpendiculaire à la
  surface

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Procedure

• Au pre-process, simuler les cheveux avec un
  système de particule, et léchantillonner dans
  une texture volumique.
• Paramétriser la texture sur la surface dune
  topologie arbitraire à laide des lapped
  textures
• A léxécution, rendre les patches de textures
  volumique comme une série de coquilles
  concentrique semi-transparente.
• Afin daméliorer la qualité aux silhouettes,
  placez les ailerons normalement à la surface,
  rendu à laide de textures conventionneles 2D
  échantillonées à partir de texture volumique dans
  la direction de la pousse des cheveux.

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Avantages

• Générer des images convaincante de fourrure à un
  frame rate interactif pour des modèle de
  compléxité moyenne.
• Permettre la modification en temps réel des
  conditions de vues et déclairage, aussi bien que
  le controle local de la couleur des cheveux, de
  leurs longueurs et de leurs directions.

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2.1 Geometry preprocessing
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Texture des coquilles

• La méthode des coquilles crée une image à 4
  niveaux (RGBA) pour chaque niveux du modèle de la
  coquille en appliquant une grille sur la boite
  englobante contenant les mêches de cheveux.

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2.2 Texture preprocessing
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Fin texture

• Définir une seule instance de texture fin à
  utiliser sur les bords prêt de la silhouette du
  modèle.

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Final image (abc)
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Rendu Surfacique (a).

• Rendre dabord une version opaque du mesh, en
  remplissant le Z-buffer.

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Fin rendering (b).

• Puis, rendre les fins texturés.
• Chaque plaque est un quadrilatére qui est attaché
  au coté du mesh et sétire dans la direction
  normale à la surface

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Rendu des coquilles (c).

• Rendre les coquilles offset de lintérieur à
  lextérieur.
• Pour chaque niveau, ajouter tout les patches des
  textures lapped (semi-transparent) sur ce qui à
  déjà été rendu.

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Final image (d) (abc)
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(e) fins (not alpha-blended)
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(f) shells (overlapped patches)
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(g) 8-shell level of detail vs (j) 4-shell level
of detail
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(h) globally lengthened hair
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(i) globally combed hair
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• Les textures sont échantillonées en 16 couches
• Les images de chaque couche ont une résolution de
  128 x 128 pixels.
• AMD-K7 700MHz PC avec une carte NVIDIA GeForce
  DDR 32MB, en utilisant Microsoft DirectX 7.

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Chat
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Araigné
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Chien
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Singe
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Dés