2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG...
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「「 CG Magic: CG Magic: レンダリング」レンダリング」のコンセプトのコンセプト
イミテーションに終わらないイミテーションに終わらない創造性のある技術開発創造性のある技術開発
技法の裏側にある本質技法の裏側にある本質をさぐるをさぐる
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レンダリング技術最前線レンダリング技術最前線
Physically-based VS. Image-basedPhysically-based VS. Image-based
Physically-basedPhysically-based ( Subsurface ( Subsurface Scattering )Scattering )
Image-basedImage-based (( Recovering Recovering Reflectance, etcReflectance, etc ))
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering(multi-scattering)(multi-scattering)
DiffusionDiffusion
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Light Transport EquationLight Transport Equation
Diffusion EquationDiffusion Equation
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Diffusion equationDiffusion equation の解法の解法
19951995 Jos StamJos Stam multi-grid method
方程式を解かずに解を得る方法はないか?
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Diffusion equation の解法 2001 Henrik Wann Jensen Medical Physics (Transport Theory)
領域が無限であれば、一つの点光源を解としてもつ
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Diffusion equation の解法
実際には領域は無限ではない実際には領域は無限ではない (片側が閉じている) (片側が閉じている)
↓↓
境界部分でプラスマイナスの収支が合うように 境界部分でプラスマイナスの収支が合うように 仮想的な「負」の点光源を領域の上側に置く 仮想的な「負」の点光源を領域の上側に置く
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Dipole modelDipole model http://http://graphics.ucsd.edu/~henrikgraphics.ucsd.edu/~henrik//
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-scattering の Reflectance
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
パラメーターの置き換えパラメーターの置き換え (mean free path, albedo)(mean free path, albedo)
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering Dipole ModelDipole Model のの実用化実用化 (( 映画での実装)映画での実装)
ILM (Christophe Hery)ILM (Christophe Hery) Dipole Model Dipole Model
+ + テクスチャを用いたコントロールテクスチャを用いたコントロール vv
「「 Harry Potter2(2002)Harry Potter2(2002) 」」「「 Lemony Snicket(2004)Lemony Snicket(2004) 」」「「 Star Wars3(2005)Star Wars3(2005) 」」「「 Pirates of Caribbean2,3(2006,2007)Pirates of Caribbean2,3(2006,2007) 」」
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-scattering の Transmittance
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-scattering の TransmittanceBlue Sky Studio 「ホートンふしぎな世界のダレダーレ( 2008) 」
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-scattering の Transmittance
TransmittanceTransmittance の場合には、上下の両方がの場合には、上下の両方が閉じている。閉じている。
↓ ↓上下両方の境界部分で、上下両方の境界部分で、プラスマイナスの収支が合うように、プラスマイナスの収支が合うように、仮想光源の配置を繰り返す。仮想光源の配置を繰り返す。
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
仮想光源の配置仮想光源の配置上境界上境界
下境界下境界
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Multipole ModelMultipole ModelCraig Donner(2005)Craig Donner(2005)http://http://www.cs.columbia.edu/~cdonner/pubs.shtmlwww.cs.columbia.edu/~cdonner/pubs.shtml
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Layer modelMulti-Layer model
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Layer modelMulti-Layer model
↓↓ フーリエ変換フーリエ変換
ReflectanceReflectance
TTrraannssmmiittttaannccee
TransmittanceTransmittance
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering 物体表面上の位置の変化による物体表面上の位置の変化によるsubsurface scatteringsubsurface scattering の効果の変化の効果の変化
物理パラメーターは同一に設定して計算物理パラメーターは同一に設定して計算↓↓
Albedo MapAlbedo Map のピクセル値を用いてスケールを掛けるのピクセル値を用いてスケールを掛ける(( multi-scatteringmulti-scattering = diffusion == diffusion = 混ぜ合わせの計算混ぜ合わせの計算
↓↓
Albedo MapAlbedo Map もフィルタリングもフィルタリング))
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Layer modelMulti-Layer modelAlbedo MapAlbedo Map を用いたコントロールを用いたコントロール
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Human Skin ModelHuman Skin Model
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+ =
↓
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Human skin (Human skin ( メラニン、ヘモグロビンの影響を正確にシメラニン、ヘモグロビンの影響を正確にシミュレート)ミュレート)
Craig Donner(2006)Craig Donner(2006)
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
GPUGPU Human SkinHuman SkinNVIDIA(2007) NVIDIA(2007) ““A System for Efficient Rendering of
Human Skin”
* Multi-layer Model をガウス基底の線形結合に分解* Diffusion の計算は2 D でおこない3 D モデルにマッピング
↓
前計算を必要としないリアルタイム処理へ
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
GPUGPU Human SkinHuman Skin
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Scattering in HairMulti-Scattering in Hair“Dual Scattering Approximation for Fast
Multiple Scattering in Hair”(2008)http://cg.cs.uni-bonn.de/project-pages/hairmodeling/
Multi-Scattering in Hair↓
global multi-scattering + local multi-scattering.
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Human Hair ModelHuman Hair ModelStephen Marshner(2003)Stephen Marshner(2003)“Light Scattering from Human Hair Fibers”
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Scattering in HairMulti-Scattering in Hair
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Scattering in HairMulti-Scattering in Hair
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Light Field(4D)Light Field(4D)
Reflectance Field(6D)Reflectance Field(6D)
![Page 34: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/34.jpg)
Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
LightstageLightstage (Paul Debevec 2000) (Paul Debevec 2000) www.www.debevecdebevec.org.org
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Lightstage(Lightstage( 視点の変化への対応)視点の変化への対応)ディフューズ成分とスペキュラー成分の分離(視点に変化に対して別々に変換)
![Page 36: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/36.jpg)
Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Lightstage(Lightstage( 変形への対応)変形への対応)Tim Hawkins(2004)Tim Hawkins(2004)
![Page 37: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/37.jpg)
Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
LightstageLightstage(( 映画での実装)映画での実装) Mark SagerMark Sager「「 Spider-Man2Spider-Man2 」(」( 2004)2004)
![Page 38: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/38.jpg)
Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Reflectance の検証 Shree NayarShree Nayar (( 20062006 ) ) “Fast Separation of Direct and Global Components of a Scene using Hig
h Frequency Illumination”http://www1.cs.columbia.edu/CAVE/projects/http://www1.cs.columbia.edu/CAVE/projects/separationseparation//
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Reflectance の検証
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Hair PhotoboothHair Photobooth (( 20082008 ))http://people.csail.mit.edu/sparis/publi/2008/siggraphHair/http://people.csail.mit.edu/sparis/publi/2008/siggraphHair/
撮影画像を用いて髪の毛のジオメトリと質感を復元する。撮影画像を用いて髪の毛のジオメトリと質感を復元する。
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Hair PhotoboothHair Photobooth
![Page 42: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/42.jpg)
RecoveringRecovering AppearanceAppearance
Light Field DisplayLight Field Display (( Depth IllusionDepth Illusion の効果)の効果)
Micro-lens CameraMicro-lens CameraRen Ng(2005)Ren Ng(2005)
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RecoveringRecovering AppearanceAppearance
Light Field DisplayLight Field DisplayLiquid Lens ArrayLiquid Lens Array (( 20082008 東大苗村研)東大苗村研) http://www.varioptic.com/enhttp://www.varioptic.com/en
/index.php/index.php
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RecoveringRecovering AppearanceAppearance
Depth IllusionDepth Illusion
HDR Photo bubbles(HDR Photo bubbles( 「「 Speed Speed RacerRacer 」(」( 20082008 ))))
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RecoveringRecovering AppearanceAppearance
Depth IllusionDepth Illusion
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Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Reflectance Field DisplayReflectance Field Display
![Page 47: 2008年6月21日倉地紀子講演「SIG-GT11 『CG Magic:レンダリング』に見るレンダリングの最新事情」資料](https://reader030.fdocument.pub/reader030/viewer/2022013011/5582a733d8b42a584c8b45c8/html5/thumbnails/47.jpg)
Recovering ReflectanceRecovering Reflectance
Reflectance Field DisplayReflectance Field DisplayRamesh Raskar(2008)Ramesh Raskar(2008)“Towards Passive 6D Reflectance Field Displays”
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Image-based LightingImage-based Lighting
Image-Based LightingImage-Based Lighting↓↓
HDRHDR 環境マップを用いた環境マップを用いた Global IlluminationGlobal Illumination↓↓
Precomputed Radiance TransferPrecomputed Radiance Transfer (( Spherical HarmonicsSpherical Harmonics を用いたを用いた Lighting /RLighting /R
enderingendering))
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Subsurface ScatteringSubsurface Scattering
Multi-Scattering in HairMulti-Scattering in Hair“Efficient Multiple Scattering in Hair Using Spherical
Harmonics”(2008)