사진 측정에 의한 옷감의 질감 모델링및 사실적 렌더링

Abstract

일상에서 옷감은 인간의 몸을 보호해 줄 뿐만 아니라 자기 표현의 한 수단이 되는 중요한 요소이다. 영화, 애니메이션, 게임등과 같은 가상 컨텐츠에서 옷감이 나오지 않는 경우는 거의 존재하지 않을 정도이다. 그러므로 사실적인 옷감표현은 해당 컨텐츠에 현실감을 부여하는 중요한 요소가 된다. 그래픽스 하드웨어의 발달에 따라 옷감의 움직임을 현실감 있게 시뮬레이션 하는 것이 가능하게 되었다. 하지만 옷감의 사실적인 표현을 위해서는 옷감의 움직임뿐만 아니라 옷감의 재질감 또한 사실적으로 표현해야 한다. 이론적인 방법으로 옷감이나 실의 반사모델을 계산하거나 계측장비를 통하여 옷감의 전반적인 반사모델을 구하여 옷감의 재질감을 표현하는 연구들이 진행되었다. 옷감의 미묘한 특성들을 완벽히 재현하는 반사모델함수를 이론적으로 구하는 것은 어렵다. 또한 사실적으로 옷감을 표현하기 위해서는 옷감의 패턴을 자세히 모델링 해야 하기 때문에 모델링 시간이 아주 오래 걸린다. 반면, 계측장비를 이용하여 전반적인 반사모델을 구하는 방법은 측정장치가 고가이고, 가능한 모든 방향의 광원과 시점에서 반사도 측정을 하기 때문에 데이터 양이 크다. 또한 한 점에서 측정된 반사모델을 전반적인 반사모델로 사용하므로 옷감의 패턴이나 결 모양을 표현할 수 없다. 이와 같은 기존 방법의 문제점을 해결하는 방법으로서, 본 논문에서는 간단한 측정장치를 사용하여 실제 옷감을 촬영하고 분석하여 옷감의 직조패턴까지 재현하는 사실적인 질감 모델링 및 렌더링 방법에 대해 연구한다.;In our daily life, cloth is not only a means of protecting our physical body; it is also a way of expressing ourselves. It is hardly the case that digital contents such as movies, games, and animations do not contain any clothes. Realistic rendering of cloth therefore has become one of the most important factors to enhance reality of the contents. Thanks to the fast development of graphics hardwares, simulating the physical motion of a cloth can be made possible nowadays. However, appearance of the cloth texture caught by human eyes is not less important in defining reality than the motion of cloth being simulated. To render cloth more realistically, many researches have been carried out to build analytical reflectance model for target cloth and sometimes yarn itself and to obtain overall reflectance model using the digital photos taken after a cloth. However, yielding a plausible analytic reflection model satisfying many subtle characteristics of a cloth is not an easy task; moreover fine-detailed modeling of the cloth pattern across the target clothes should also be accompanied to render the cloth realistically, which is a time bottle neck. The method to obtain overall reflectance model from photos needs expensive measurement equipments and data size becomes huge because it measures reflectance for the lights from all directions (i.e., hemisphere) with respect to all camera directions. Since it applies in the end the reflectance model obtained at one point of a cloth across whole the visible area of the target clothes, it cannot properly reproduce the pattern of the clothes nor the texture. To address the aforementioned problems, this paper proposes a simple low cost camera rig and a novel method for realistic modeling and rendering of the cloth texture by analyzing photoes taken by the proposed camera rig, which can reproduce even the texture pattern applied to the whole clothes, overcoming the one-point reflectance model.