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Approximation von Reflexionsmodellen für das interaktive Kleidungsdesign unter natürlicher Beleuchtung

Approximation of reflection models for interactive clothing design under natural illumination
 
: Arnold, Fabio
: Knuth, Martin; Kuijper, Arjan

Darmstadt, 2015, 50 S.
Darmstadt, TU, Bachelor Thesis, 2015
Deutsch
Bachelor Thesis
Fraunhofer IGD ()
Realtime Rendering; high dynamic range; Bidirectional Reflection Distribution Functions (BRDF); Business Field: Virtual engineering; Research Area: Computer graphics (CG)

Abstract
Im Bereich des virtuellen Prototyping ist die Echtzeitsimulation ein unerlässliches Werkzeug geworden. Neben der schnellen und interaktiven Simulation ist die fotorealistische Darstellung der Materialien ein wichtiger Bestandteil, falls das System für Design- und Simulationszwecke eingesetzt werden soll. Das Ziel hierbei ist es, die Produktentwicklungszeit zu verkürzen. Als problematisch hat sich die Darstellung bereits existierender, physikalischer Materialien erwiesen, da diese zunächst aufwändig erfasst werden müssen. Nach der Erfassung müssen die Messdaten oft in ein Format überführt werden, das für eine Darstellung per Echtzeitrendering geeignet ist. Hierbei gehen üblicherweise viele Details verloren, da ein Echtzeitrenderer aus Geschwindigkeitsgründen ein vereinfachtes Modell der Materialien verwendet.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, für beliebige gemessene BRDF-Daten, die detaillierte Reflektanzeigenschaften vieler physikalischer Materialien enthalten, eine Approximation zu erforschen, die eine Darstellung mit der in "Efficient Self-Shadowing Using Image-Based Lighting on Glossy Surfaces" beschriebenen Beleuchtungsmethode erlaubt. Mit dieser Methode ist es bereits möglich, Oberflächen stetig von diffus über glänzend bis zu vollständig spiegelnd darzustellen.
In dieser Bachelorarbeit wird zu Beginn eine geeignete BRDF-Datenbank ausgewählt. Auf der Grundlage verwandter Arbeiten wird eine Approximationsmethode entwickelt, die auf Basis von gemessenen BRDF, geeignete Parameter für die Renderingmethode ermittelt. Parallel wird zum Vergleich eine Groundtruth-Methode entwickelt, welche die BRDF unabhängig von Geschwindigkeit und Speicherverbrauch möglichst genau approximiert. Mit diesen beiden Methoden werden sowohl qualitative als auch quantitative Vergleiche durchgeführt. Die Implementierung wurde in einem eigens für diese Zwecke entwickeltem Framework vorgenommen, welches den Fokus auf schnelles Prototyping legt. Jedoch sollten sich die entwickelten Verfahren leicht auf andere Frameworks übertragen lassen.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-487536.html