用于各向同性双向反射分布函数的非参数微面元因子模型制造技术

获得与材料表面上的反射关联的多个被测样本数据点。使用所获得的样本数据点来生成用于微面元模型中的多个因子的非参数密集制表的一维表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于各向同性双向反射分布函数的非参数微面元因子模型
技术介绍
材料的BRDF(双向反射分布函数)表示其反射(即，其如何遮蔽并散射在其表面上的单点处入射的光)。通常，BRDF是依赖于光和视野相对于表面法向量的方向的四维(4D)函数。许多材料是各向同性的(因为它们的反射在平坦均匀样本在方位上围绕其法向量旋转时不变化)。各向同性材料可以由三维(3D)测量来参数化，而不是由4D测量集合来参数化。然而，这些往往是非常繁琐的表示(更具体地在反射在空间上变化时)。
技术实现思路
根据一个一般方面，系统可以包括装置，该装置包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储可执行代码，可执行代码包括反射表示管理器，该反射表示管理器包括数据获取模块，该数据获取模块获得与材料的表面上的反射关联的多个被测样本数据点。表示生成器使用所获得的样本数据点来生成用于微面元模型中的多个因子的非参数密集制表的一维表示。根据另一个方面，可以获得与材料的表面上的反射关联的被测样本数据点。被测样本数据点可以通过将模型拟合度量应用于所获得样本数据点来拟合到模型，模型拟合度量使用第一函数和第二函数的比的非负非零幂来计算，第一和第二函数通过多个被测样本数据点的归一化值来定义，第一函数被定义为压缩函数，第二函数被定义为非渐进递增函数。根据另一个方面，可以获得与材料的表面上的反射关联的被测样本数据点。被测样本数据点可以通过将拟合度量应用于所获得样本数据点来拟合到模型，拟合度量使用平方和加权来计算，平方和加权包括所获得的多个被测样本数据点的测量幅度的不恒定函数。提供该
技术实现思路
，以用简化形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该
技术实现思路
不旨在识别所要求保护主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。下面在附图和描述中阐述一个或多个实施方式的详情。其他特征将从描述和附图且从权利要求显而易见。附图说明图1描绘了各向同性BRDF的示例参数化。图2A-图2B图示了使用示例BRDF拟合的示例测量和示例渲染。图3是图示了用于反射表示和图像渲染的示例一般化系统的框图。图4是示例压缩函数的图形图示。图5A-图5C是图示了图3的系统的示例操作的流程图。图6A-图6B是图示了图3的系统的示例操作的流程图。图7A-图7B是图示了图3的系统的示例操作的流程图。具体实施方式I.引言根据这里讨论的示例技术，用于各向同性材料的反射的一般表示可以基于来自计算机图形中的标准微面元模型的因子函数的一维(1D)非参数制表。该模型可以通过将三维(3D)数据集减小到三个制表的1D因子的集合来提供准确且紧凑的反射表征。在该上下文中，“各向同性”材料通常可以涉及在沿着所有方向上的轴测量时以相同值(或大体相同的值)来展示特性(例如，如光传输速度)，或者在所有方向上具有相同的特性值(或大体相同的特性值)。在该上下文中，“制表”通常可以涉及基于确定特定域集上的函数的采样值来获得样本集。例如，对于在[0,1]中的x上定义的函数y＝f(x)，存储制表将涉及取得x的样本，并且存储在x的那些值处的f值(即，存储那些值f(x))。根据这里所讨论的示例技术，这种模型可以经由交替加权最小二乘(AWLS)数值技术拟合到各向同性材料的现实世界测量。例如，每个因子可以在保持剩余因子恒定的同时以迭代序列最佳更新。例如，确定每个被测BRDF(双向反射分布函数)样本对优化目标中的总误差如何贡献的权重可以由(1)样本的参数体积形式、(2)它在渲染积分中的重要性以及(3)其预取的测量误差的乘积来确定。为了获得合成渲染中有用的期望BRDF拟合，可以在该第三加权因子中下加权处于其参数空间的小但经常非常明亮的高亮区域中的BRDF样本。根据这里所讨论的示例技术，非参数微面元因子表示可以用于各向同性材料的反射的表示。根据这里所讨论的示例技术，用于已知函数依赖的因子与压缩加权的乘积的交替加权最小二乘(AWLS)拟合法还可以用于反射表示。如这里所讨论的，AWLS拟合法是用于HDR(高动态范围)被测数据的紧凑表示的示例技术，应用于除了反射表示之外的许多领域。如图1所示的，各向同性BRDF可以根据三个角度来参数化：(θh，θd，φd)，θh∈[0，π/2]，θd∈[0，π/2]，φd∈[0，π](1)例如，如图1的各向同性BRDF的参数化100中所示的，表面宏观几何结构104的法线102可以被表示为n。中间向量h＝(i+o)/||i+o||是在视野(或相机)方向o(108)与光方向i(110)之间的中途的向量106。θh表示在中间向量106与法向量102之间形成的角112；θd表示在光向量110与中间向量106之间形成的角114(该角还可以等于视野方向108与中间向量106之间的角(因为中间向量106在两个方向之间的中途))。角φd(未显示)表示光向量i(110)和视野向量o(108)围绕中间向量106的旋转。由“进入”(光)(118)和“出去”(视野)(120)方向与(宏观尺度)表面法线形成的角(θi∈[0，π/2]和θo∈[0，π/2])经由以下公式从这些基本参数确定：示例非参数微面元模型可以被指示为：这是计算机图形中的传统模型，由库克(Cook)和托伦斯(Torrance)在1982年引入(参见例如，Cook和Torrance，“Areflectancemodelforcomputergraphics”，SIGGRAPH1982)。可以被称为正态分布函数或NDF的因子D是表示微面元法线与表面宏观尺度法线形成角θh的概率的概率分布函数。可以被称为菲涅尔因子的因子F表示反射如何依赖于“扩散”角θd。可以被称为几何因子的因子G表示微观几何结构如何作为光或视野方向(即，关于θi或θo)的倾斜度的函数来遮蔽光并将光相互反射(inter-reflect)到它自己上。物理互易原理暗示如果交换光方向和视野方向，则反射相同(或大体相同)(例如，因此模型在θi和θo上可以是对称的)。根据这里所讨论的示例技术，上述模型(方程(3))可以独立地应用于测量光谱(例如，用于RGB(红绿蓝)的3通道测量)的每个颜色通道。许多之前的技术已经对于这些因子中的每一个假定简单且有限的分析模型。然而，根据这里所讨论的示例技术，用户可以在不假定针对它们的任何特定参数模型或分析形式的情况下，有利地求解上述因子。这里所讨论的示例表示在其输入自变量的(许多)离散样本的集合处对每个因子函数进行采样，将其当做1D向量，由此假定上述微面元模型的函数形式，而不限制其单独因子的形式。根据这里所讨论的示例技术，用于拟合上述模型的目标函数F(例如，拟合度量)可以涉及对索引为j的全部被测BRDF样本求和，这指示为：其中，是对应于参数坐标(θh，θd，φd)j的第j个BRDF样本的值。根据这里所讨论的示例技术，BRDF样本j处的加权wj可以如由方程(5)所示的指示为：示例体积形式可以被指示为：下面进一步讨论用于该公式的示例导出。示例重要性权重wI可以被指示为：wI＝cos(θi)cos(θo)(7)因为从方向ωo看到的任意表面点处的遮阴(shaded)结果由照明方向ωi上的半球形积分来给出，所以因子cos(θi)出现，被指示为：其中，L(ωi)表示在方向ωi上的入射辐射(照明)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：至少一个处理器；和计算机可读存储介质，存储可执行代码，所述可执行代码能够由所述至少一个处理器执行，以用于实现反射表示管理器，所述反射表示管理器包括：数据获取模块，所述数据获取模块访问与材料的表面上的反射关联的多个被测样本数据点；表示生成器，所述表示生成器使用所获得的样本数据点生成用于微面元模型中的多个因子的非参数密集制表的一维表示；以及，渲染引擎，所述渲染引擎使用所述非参数密集制表的一维表示来控制一个或多个图像的渲染。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 US 14/320,6361.一种系统，包括：至少一个处理器；和计算机可读存储介质，存储可执行代码，所述可执行代码能够由所述至少一个处理器执行，以用于实现反射表示管理器，所述反射表示管理器包括：数据获取模块，所述数据获取模块访问与材料的表面上的反射关联的多个被测样本数据点；表示生成器，所述表示生成器使用所获得的样本数据点生成用于微面元模型中的多个因子的非参数密集制表的一维表示；以及，渲染引擎，所述渲染引擎使用所述非参数密集制表的一维表示来控制一个或多个图像的渲染。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述多个被测样本数据点包括表示对所述表面上的点的亮度的外观的测量的多个被测样本数据点。3.根据权利要求1所述的系统，其中：所述多个被测样本数据点包括基于在多个不同的视野和光位置下感知的亮度来表示对所述表面上的点的亮度的外观的测量的多个被测样本数据点。4.根据权利要求1所述的系统，其中：所述表示生成器使用拟合度量来生成所述非参数密集制表的一维表示，所述拟合度量使用平方和加权来计算，其中所述加权包括所获得的多个被测样本数据点的测量幅度的不恒定函数。5.根据权利要求4所述的系统，其中：所述拟合度量使用交替加权最小二乘(AWLS)数值技术来最小化。6.根据权利要求1所述的系统，其中：所述表示生成器使用所获得的样本数据点、使用三个一维函数来生成所述非参数密集制表的一维表示，所述三个一维函数是所述微面元模型中的因子。7.根据权利要求6所述的系统，其中：所述表示生成器通过将所述微面元模型独立地应用于测量光谱的每个颜色通道来生成所述非参数密集制表的一维表示。8.根据权利要求6所述的系统，其中：所述表示生成器通过将所述微面元模型独立地作为三通道测量应用于RGB(红绿蓝)测量光谱来生成所述非参数密集制表的一维表示，每个三...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·穆罕默德巴格，D·诺劳泽扎赖，J·M·斯尼德，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US