Effiziente Messung und Kompression spektral aufgelöster Bidirektionaler Texturfunktionen
Final Report Abstract
Hauptziel des Projektes war die Erforschung einer Methode, die eine sBTF effizient, also mit möglichst geringem Hardware- und Zeitaufwand, messen kann. Hierzu wurde wie geplant zunächst eine Messapparatur auf- bzw. umgebaut, die eine sBTF automatisiert regelmäßig und dicht abtasten kann. Mit Hilfe dieses Aufbaus wurden unterschiedliche Materialproben vermessen. Diese Groundtruth-Daten dienen im Projekt nun als Referenz zur Qualitätsbewertung von den neu zu entwickelnden approximierenden, effizienten Messmethoden. Die Grundidee zur effizienten Erfassung besteht darin, bestehende effiziente Messverfahren für RGB-BTFs durch Hinzunahme von nur sehr dünn abgetasteten sBTFs zu einem Messverfahren für dicht abgetastete sBTFs zu kombinieren. Zur Erfassung einer dünn abgetasteten sBTF kann z.B. die im Projekt beantragte spektrale Zeilenkamera eingesetzt werden. Neben der Realisierung eines entsprechenden Messaufbaus wurde im Projekt eine Methode zur Rekonstruktion dicht abgetasteter Spektren aus RGB- und Spektraldatensätzen erforscht. Im Vergleich zu Methoden des Stands der Forschung ermöglicht diese auch die Rekonstruktion von komplexen Oberflächen, deren Materialien sich durch viele, sehr unterschiedliche Reflexionsspektren auszeichnen. Ein weiteres Ziel des Projektes war die Erstellung eines geeigneten Kompressionsverfahrens für sBTF sowie deren Einbindung in ein spektrales Renderingsystem. Hier wurde ein bestehendes Kompressionsverfahren für RGB-BTF, das auf Hauptkomponentenanalyse (PCA) basiert, für sBTFs adaptiert und ein entsprechender Decoder in das spektrale Renderingsystem eines Anbieters integriert, das dem Lehrstuhl für Forschungszwecke kostenlos zur Verfügung steht. Zur Bewertung der Farbtreue von gerenderten Bildern virtueller Szenen, deren Oberflächen durch die oben beschriebenen Groundtruth-Daten charakterisiert wurden, wurde eine multispektrale Environment Map eines Raumes mit komplexer Beleuchtung aufgenommen. Die Beleuchtung der Szene mit dieser Environment Map erlaubt einen genauen Vergleich zwischen Rendering und einem Foto der Materialien unter der realen Beleuchtung. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelten Methoden auf Basis der Messdaten eine exakte Farbwiedergabe unter diesen Beleuchtungsbedingungen ermöglichen.
Publications
- “A reflectometer setup for spectral BTF measurement”, CESCG 2009
D. Lyssi
- “Spectralization: Reconstructing spectra from sparse data”, EGSR 2010
M. Rump, R. Klein
- „Groundtruth Data for Multispectral Bidirectional Texture Functions“, CGIV 2010
M. Rump, R. Sarlette, R. Klein
