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Interactive physically-based hair rendering

  • This work covers techniques for interactive and physically - based rendering of hair for computer generated imagery (CGI). To this end techniques for the simulation and approximation of the interaction of light with hair are derived and presented. Furthermore it is described how hair, despite such computationally expensive algorithms, can be rendered interactively. Techniques for computing the shadowing in hair as well as approaches to render hair as transparent geometry are also presented. A main focus of this work is the DBK-Buffer, which was conceived, implemented and evaluated. Using the DBK-Buffer, it is possible to render thousands of hairs as transparent geometry without being dependent on either the newest GPU hardware generation or a great amount of video memory. Moreover, a comprehensive evaluation of all the techniques described was conducted with respect to the visual quality, performance and memory requirements. This revealed that hair can be rendered physically - based at interactive or even at real - time frame rates.
  • Die vorliegende Arbeit behandelt Techniken zur interakativen und physikalisch basierten Darstellung von Haaren für Computer-Generated Imagery (CGI). Dafür werden Techniken zur Simulation und Approximierung der Interaktionen von Licht mit Haar hergeleitet und vorgestellt. Des Weiteren wird beschrieben, wie Haare, trotz solch berechnungsintensiver Algorithmen, sehr interaktiv dargestellt werden können. Verfahren zur Berechnung von Schatten in Haaren sowie Ansätze zur effizienten Darstellung von Haar als transparente Geometrie werden ebenfalls vorgestellt. Einen Hauptschwerpunkt der Arbeit bildet dabei der DBK-Buffer, welcher im Rahmen dieser konzeptioniert, implementiert und evaluiert wurde. Mit Hilfe des DBK-Buffers ist es möglich tausende von transparenten Haaren sehr effizient darzustellen ohne auf Funktionalitäten der neusten Grafikkarten-Generation, oder sehr viel Videospeicher, angewiesen zu sein. Darüber hinaus wurde eine umfassende Evaluierung der beschriebenden Techniken bezüglich der visuellen Qualität, der Performanz und des Speicheraufwandes durchgeführt. Dabei wurde gezeigt, dass Haare nicht nur mit interaktiven, sondern sogar mit echtzeitfähigen Bildwiederholungsraten physikalisch basiert dargestellt werden können.

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Metadaten
Author:Jochen Hunz
URN:urn:nbn:de:kola-13025
Referee:Stefan Müller, Mauro van de Vlasakker
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Date of completion:2016/03/16
Date of publication:2016/03/17
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2016/03/17
Release Date:2016/03/17
Number of pages:v, 74
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG