Efficient and Expressive Microfacet Models

Abstract

Název: Efektivní a expresivní mikrofasetové modely Autor: Asen Atanasov Katedra: Katedra softwaru a výuky informatiky Vedoucí: doc. Dr. Alexander Wilkie, Katedra softwaru a výuky informatiky Abstrakt: V realistickém modelování vzhledu jsou drsné povrchy, které mají mikroskopické detaily, popsány pomocí tzv. mikrofazetových modelů. Mezi tyto modely patří analytické modely, které statisticky definují fyzikálně založený mikropovrch. Takové modely jsou široce používány v praxi, protože jsou nenáročné na výpočet a nabízejí značnou flexibilitu ve vzhledu, který s nimi lze docílit. Tyto modely mohou být rozšířené o viditelné povrchové prvky prostřednictvím normálové mapy. Stále však existují oblasti, ve kterých lze tento obecný typ modelu vylepšit: důležité funkce, jako je řízení anizotropie, někdy postrádají analytická řešení a účinné vykreslování normálových map vyžaduje přesné a obecné filtrovací algoritmy. Posunujeme předchozí práci v následujících oblastech: odvodíme analytické anizotropní modely, přeformulujeme problém filtrování a navrhneme efektivní filtrační algoritmus založený na nové datové struktuře filtračních dat. Konkrétně odvodíme obecný výsledek v mikrofazetové teorii: na základě libovolného mikropovrchu definovaného pomocí standardní mikrofazetové statistiky ukážeme, jak konstruovat statistiku...

Title: Efficient and Expressive Microfacet Models Author: Asen Atanasov Department: Department of Software and Computer Science Education Supervisor: doc. Dr. Alexander Wilkie, Department of Software and Computer Science Education Abstract: In realistic appearance modeling, rough surfaces that have micro- scopic details are described using so-called microfacet models. These include analytical models that statistically define a physically-based microsurface. Such models are extensively used in practice because they are inexpensive to compute and offer considerable flexibility in terms of appearance control. Also, small but visible surface features can easily be added to them through the use of a normal map. However, there are still areas in which this general type of model can be improved: important features like anisotropy control sometimes lack analytic solutions, and the efficient rendering of normal maps requires accurate and general filtering algorithms. We advance the state of the art with regard to such models in these areas: we derive analytic anisotropic models, reformulate the filtering problem and propose an efficient filtering algorithm based on a novel filtering data structure. Specifically, we derive a general result in microfacet theory: given an arbitrary microsurface defined via standard...