Modeling View-Dependent Surface Point Radiance with Parameter Maps
Authors
Mortensen, Bjarne ; Andersen, Jens
Term
4. term
Publication year
2007
Pages
149
Abstract
Denne afhandling undersøger, hvordan virkelige overflader kan måles, modelleres og gengives i computergrafik, så udseende, der ændrer sig med betragtningsvinkel, samt fine geometriedetaljer bevares. En tæt grid af punkter på overfladen fotograferes fra mange retninger med høj-dynamikområde (HDR) for at indfange både meget mørke og meget lyse områder. For hvert punkt gemmes den målte lysstyrke (radiance). Der tilpasses kompakte, parametriske modeller af lysfordelingen for hvert punkt, så data kan beskrives effektivt. To modeller anvendes: en modificeret Phong-reflektionsmodel (en klassisk grafikmodel for spejlrefleksion og diffus spredning) og sfæriske harmonikker (matematiske funktioner, der beskriver, hvordan lys varierer over en sfære). Skræddersyede vertex- og fragment-shaders udvikles i OpenGL—små programmer, der kører på grafikkortet—for at genskabe den komplekse overflade med enkel geometri. Modellernes parametre og shaders indlæses på grafikkortet og bruges til interaktiv visning i realtid, der bevarer det vinkelafhængige udseende. Testene vurderer begge modellers styrker og svagheder og giver erfaring med, hvordan prøvetagningen bør udføres for optimale resultater.
This thesis examines how real-world surfaces can be measured, modeled, and rendered in computer graphics while preserving view-dependent appearance and fine geometric detail. A dense grid of points on the surface is photographed from many directions using high dynamic range (HDR) imaging to capture both very dark and very bright areas. The measured light from each point (radiance) is stored. Compact parametric models of the directional light distribution are fitted per point to describe the data efficiently. Two models are used: a modified Phong reflection model (a classic graphics model for specular and diffuse reflection) and spherical harmonics (mathematical functions that describe how light varies over a sphere). Custom vertex and fragment shaders are implemented in OpenGL—small programs that run on the graphics card—to reconstruct the complex surface using simple geometry. The model parameters and shaders are loaded onto the GPU and used to recreate the view-dependent appearance in an interactive real-time application. Tests evaluate the strengths and weaknesses of both models and provide insight into how sampling should be performed for optimal results.
[This abstract was generated with the help of AI]
Documents