Anisotropic BRDF with asymmetric reflectance lobe for uneven surface microstructure : 비대칭형 비등방성 BRDF 측정 및 모델 개발
- 발행기관 서강대학교 영상대학원
- 지도교수 이 상 욱
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 영상대학원 미디어공학
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000046688
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 불균일한 미세 표면 구조에 의해 발생하는 비대칭적(asymmetrical) 특성을 반영한 비등방성(anisotropic) BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)를 제안한다. 본 연구에서 결이 고르지 않은 물체 표면의 구조를 고찰하고 시뮬레이션을 통해 비대칭형의 반사특성 lobe가 생성되는 것을 발견하였다. 기존의 비등방성 BRDF 모델들이 간과하였던 미세표면 상의 shadowing함수를 통계적 확률기반으로 모델링하고 이를 적용하여 새로운 비대칭형 반사 lobe를 표현 가능한 새로운 BRDF모델을 제안한다. 개발한 모델의 검증을 위해 조명과 카메라 위치를 정밀하게 조절 가능하고 HDR영상 촬용이 가능한 BRDF데이터 취득 실험장치를 디자인하였다. 제작한 실험 장치를 활용하여 실제물체들에 대한 조밀한 조명방향과 카메라 방향에서 촬영한 BRDF데이터를 취득하고 비대칭형 lobe의 존재를 확인하였다. 제안한 모델의 재현 성능 검증을 위해 제안한 모델과 기존 모델과의 최적화기법을 이용한 모델계수를 추정하였다. 제안한 비대칭형 비등방성 BRDF 모델이 기존의 모델에 비해 더 정확히 재현할 수 있음을 확인하였다. 제안된 모델을 활용하여 비등방형 반사 모델 중 섬유, 털, 잔디 같은 미세표면이 고르지 않아 기존의 모델로 표현하지 못했던 물체 표면의 특성 분석 및 렌더링에 적용할 수 있는 가능성을 확인하였다.
more초록/요약
This thesis presents an analytic model for BRDF representation to describe asymmetrical changes of anisotropic reflectance. Through identification of analysis in several materials, we identify that the reflection on the microstructure composed of unevenly distributed pile is capable of generating asymmetric shape of reflectance lobe. Based on this analysis, we try to formulate its statistical characteristics by proposing new geometric attenuation function. To acquire this asymmetric lobe of BRDF from an actual object, we construct a new goniometer of which two arms are capable of changing the camera position and light accurately while the configuration of the attached DSLR camera is controlled by a computer. Using this capture system, we capture spatially-varying BRDF sample by varying illumination and camera directions. To verify our model, we estimate parameters by fitting the obtained BRDF data into the proposed model. Experimental results show that our proposed model has less reconstruction error than the previous models by comparing captured BRDF and reconstructed BRDF values from our model. Moreover, we can verify that our model expresses the asymmetric lobes of anisotropic BRDF more efficiently than the previous models by rendering experiments. Our achievements in this work can be applied for analyzing surface reflection and rendering realistic scene of the objects with uneven microstructures such as fabric, fur, grass, and hair.
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