NEW SURFACE REFLECTANCE MODEL WITH THE COMBINATION OF TWO CUBIC FUNCTIONS USAGE

W artykule opracowano model odbicia światła oparty na kombinacji dwóch sześciennych dwukierunkowych funkcji rozkładu odbicia. Przeanalizowano główne składniki koloru i główne wymagania dotyczące odtwarzania odblasków obiektu. Opisano charakterystykę użytkowania modeli odbicia Cooka-Torrance'a, Baghera, Orena-Nayara i Shirleya. Rozważono zalety i wady wysoce wydajnego modelu Blinn-Phong. Uzasadniono konieczność aproksymacji modelu Blinna-Phonga funkcją niskiego stopnia. Określono charakterystykę wielomianu sześciennego aproksymującego model Blinna-Phonga. Ustalono, że główną wadą tej aproksymacji jest znaczne odchylenie funkcji od funkcji odniesienia w strefie tłumienia olśnienia. Zaproponowano funkcję kombinowaną, która łączy dwie funkcje sześcienne. Pierwsza funkcja sześcienna odtwarza epicentrum olśnienia, a druga zastępuje określoną funkcję w strefie tłumienia. Stworzono układ równań do obliczania współczynników drugiej funkcji. Uzyskano wzór na punkt połączenia dwóch funkcji sześciennych. Uzyskano wykres opracowanego połączonego modelu opartego na funkcjach sześciennych. Dla połączonych i oryginalnych funkcji sześciennych dokonano porównania maksymalnych błędów względnych w strefie epicentrum olśnienia, maksymalnych błędów bezwzględnych i błędów względnych w punkcie przegięcia. Zbudowano trójwymiarowy wykres błędu bezwzględnego połączonego modelu sześciennego z modelu Blinna-Phonga w zależności od połysku i wartości kąta. Porównano wyniki wizualizacji oparte na połączonych i oryginalnych funkcjach sześciennych. Potwierdzono, że proponowany model odbicia zwiększa realizm powstawania odblasków w strefie tłumienia. Wynikowy połączony model odbicia zapewnia bardzo dokładne przybliżenie modelu Blinna-Phonga i jest bardzo wydajny, ponieważ używana jest funkcja trzeciej potęgi.

Słowa kluczowe:

dwukierunkowa funkcja rozkładu współczynnika odbicia, funkcja sześcienna, model współczynnika odbicia, cieniowanie, funkcja łączona

Bibliografia

Avrunin O. G., Tymkovych M. Y., Abdelhamid I. Y., Shushliapina N. O., Nosova Y. V., Semenets V. V.: Features of image segmentation of the upper respiratory tract for planning of rhinosurgical surgery. IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology, ELNANO 2019, 485–488. DOI: https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783739

Bagher M.: Accurate fitting of measured reflectances using a Shifted Gamma micro-facet distribution. Computer Graphics Forum 31(4), 2012, 1509–1518. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1467-8659.2012.03147.x

Han Yu. et al.: Learning a 3D Morphable Face Reflectance Model from Low-cost Data. arXiv: 2303.11686, 2023. DOI: https://doi.org/10.1109/CVPR52729.2023.00831

Jakob W. et al.: A Comprehansive Framework for Rendering Layered Materials. ACM Transactions on Graphics 33(4), 2014, 1–14. DOI: https://doi.org/10.1145/2601097.2601139

Kurt M.: Real-Time Shading with Phong BRDF Model. DEUFMD 21(63), 2019, 859–867.

Liu H. et al.: Development of a Face Recognition System and Its Intelligent Lighting Compensation Method for Dark-Field Application. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 70, 2021, 1–16. DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2021.3111076

Montes R., Urena C.: An Overview of BRDF Models. University of Granada, 2012.

Romanyuk A. The Bidirectional Reflectance Distributive Function Classification Scientific Papers of Donetsk National Technical University 9, 2008,145–151.

Romanyuk O., Chornyy A.: Vysokoproduktyvni metody ta zasoby zafarbovuvannya tryvymirnykh hrafichnykh ob”yektiv. UNIVERSUM-Vinnytsya, Vinnytsya, 2006.

Romanyuk O.: Komp'yuterna hrafika: Navchal’nyy posibnyk. VDTU, Vinnytsya 1999.

Romanyuk O. et al.: The Concept and Means of Adaptive Shading. 12th International Conference on Advanced Computer Information Technologies (ACIT), Ruzomberok, 2022, 33 –38. DOI: https://doi.org/10.1109/ACIT54803.2022.9913105

Romanyuk S., Pavlov S., Wójcik W. et al.: Using lights in a volume-oriented rendering. Proc. SPIE 10445, 2017, 104450U.

Schill S. et al.: Temporal Modeling of Bidirectional Reflection Distribution Function (BRDF) in Coastal Vegetation. GIScience & Remote Sensing 41(2), 2004, 116–134. DOI: https://doi.org/10.2747/1548-1603.41.2.116

Tan P.: Phong Reflectance Model. Computer Vision, 2020, 1–3. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-03243-2_536-1

Thiele S. et al.: A Novel and Open-Source Illumination Correction for Hyperspectral Digital Outcrop Models. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 60, 2022, 1–12. DOI: https://doi.org/10.1109/TGRS.2021.3098725

Wójcik W., Pavlov S., Kalimoldayev M.: Information Technology in Medical Diagnostics II. Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book, London 2019. DOI: https://doi.org/10.1201/9780429057618

Wójcik W., Smolarz A.: Information Technology in Medical Diagnostics. CRC Press, 2017. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315098050

Zavalniuk Ye. K. et al.: The development of the modified schlick model for the specular color component calculation. Information technology and computer engineering 55(3), 2022, 4–12. DOI: https://doi.org/10.31649/1999-9941-2022-55-3-4-12

Zou Ya. et al.: Developmental Trends in the Application and Measurement of the Bidirectional Reflection Distribution Function. Sensors 22 (5), 2022, 1739–1763. DOI: https://doi.org/10.3390/s22051739

Romanyuk, O., Zavalniuk, Y., Pavlov, S., Chekhmestruk, R., Bondarenko, B., Koval, T., … Iskakova, A. (2023). NOWY MODEL ODBICIA ŚWIATŁA OD POWIERZCHNI WYKORZYSTUJĄCY KOMBINACJĘ DWÓCH FUNKCJI SZEŚCIENNYCH. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 13(3), 101–106. https://doi.org/10.35784/iapgos.5327

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 13 Nr 3 (2023)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

DOI

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja