[論文レビュー] A Practical Ply-Based Appearance Modeling for Knitted Fabrics

Zahra Montazeri, Søren B. Gammelmark+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2021

Textile materials and evaluations被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、ノーマルマップおよびタンジェントマップを用いて繊維レベルの詳細を介して光の反射および透過を効率的に捉える、実用的な織り目のベースのモデリング技術を提示する。先行する織り目のベースのモデルを編み目構造に拡張することで、物理的に妥当な変形と前面および背面照明下での実写写真と一致する外観を再現する、高精細でインタラクティブな複雑な編み目パターンのレンダリングを可能にする。

ABSTRACT

Abstract Modeling the geometry and the appearance of knitted fabrics has been challenging due to their complex geometries and interactions with light. Previous surface-based models have difficulties capturing fine-grained knit geometries; Micro-appearance models, on the other hands, typically store individual cloth fibers explicitly and are expensive to be generated and rendered. Further, neither of the models offers the flexibility to accurately capture both the reflection and the transmission of light simultaneously. In this paper, we introduce an efficient technique to generate knit models with user-specified knitting patterns. Our model stores individual knit plies with fiber-level detailed depicted using normal and tangent mapping. We evaluate our generated models using a wide array of knitting patterns. Further, we compare qualitatively renderings to our models to photos of real samples.

研究の動機と目的

• 織り目のベースの幾何学的・外観的詳細を捉える、効率的で高精細なモデリング技法の不足を解消すること。
• 織り目から編み目生地へ、織り目のベースのモデルを拡張し、より複雑な3次元構造と光の散乱を表現すること。
• 前面および背面照明条件下で、実写写真と正確に一致する外観を再現すること。
• ベースメッシュのシミュレーションのみを用いて、インタラクティブな編集および物理的に妥当なアニメーションをサポートすること。

提案手法

• 新しいパイプラインが、ベースメッシュとユーザー定義の繰り返し可能な編み目パターンの糸カーブから、編み目生地の織り目のレベルの幾何学を自動生成する。
• 織り目の表面にノーマルマップおよびタンジェントマップを用いて、繊維レベルの詳細を追加し、微細幾何をシミュレートする。
• 光の反射および透過を同時に制御できる拡張されたBSDFを用い、現実的な光輸送モデリングを実現する。
• 参照写真との一致を図るため、逆レンダリングフレームワークにおいてVGG16損失とL2距離を用いて外観パラメータを最適化する。
• 編み目パターン、糸密度、色、光沢度のインタラクティブ編集がリアルタイムフィードバックとともに可能で、柔軟なデザイン探索を可能にする。
• アニメーションは、ベースメッシュのシミュレーションのみで生成され、織り目の変形は織り目のベースのモデルを通じて推定される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 織り目のベースのモデルを編み目生地に効果的に拡張できるか。これにより、複雑な3次元幾何と光輸送を捉えることができるか。
• RQ2 効率的でデータ集約的でないアプローチを用いて、編み目生地における反射および透過を正確にモデリングできるか。
• RQ3 複数の照明条件下で、実写写真と一致する外観パラメータをどの程度自動で最適化できるか。
• RQ4 ベースメッシュのシミュレーションのみで、物理的に妥当な編み目生地のアニメーションを生成でき、繊維レベルの詳細を保持できるか。

主な発見

• 提示された手法は、実写写真との定性的な比較を通じて、前面および背面照明下で実際の編み目生地の外観を成功裏に再現した。
• 逆レンダリングフレームワークにおいてVGG16損失とL2距離を用いることで、外観パラメータの自動最適化が実現され、正確な外観一致が達成された。
• 複雑な幾何に垂れ下がった編み目生地のアニメーションは、完全な糸レベルのシミュレーションを用いずに、視覚的に妥当な変形と一貫性のある糸レベルの詳細を示した。
• 編み目パターン、糸密度、色、光沢度のインタラクティブ編集がリアルタイムフィードバックとともに可能で、柔軟なデザイン探索が可能となった。
• アニメーションの各フレーム間で時間的整合性が維持され、動的シミュレーション中において安定的で現実的な糸の変形が得られた。