Decoupling structure and appearance for example-driven detail synthesis
Découplage de la structure et de l'apparence pour la synthèse de détail par l'exemple
Résumé
One of the goals of computer graphics is to produce realistic images. To this end, artists build complex geometric models covered by detailed textures. Unfortunately, depending on the target application and the available resources, they often have to "take shortcuts" by repeating textures or using coarse models whose details are simulated by a series of appearance layers. In order to create realistic 3D objects, the best inspiration source is the real world itself. In this context, we propose to help the artiste create these appearance layers by analyzing given examples. We first address the color texture layer, and in particular, structured textures. Indeed, these textures are hardly reproducible automatically and their visual repetition is annoying for an observer. In order to succeed in propagating these kinds of textures using a given sample, we propose to decouple the structure from the appearance.
We first handle the problem under a geometric aspect. The structured textures are represented by a 2D mesh which we analyze in order to extract a compact statistical description. This leads to the creation of a generator able to reproduce the input structure at will. The user is taken into account all along the process and can influence the result through the use of constraint maps. In parallel, we analyze the appearance of the structured texture in order to extract a small set of textures representing the materials used for the texture regions and their contour. This information allows us to efficiently texture any given synthesized structure.
In a third step, we use the texture and structure information, alongside additional user-provided input in
order to generate and propagate 3D details onto models. We propose a generic framework which should allow to relieve the artists from repetitive and tedious tasks. We apply this framework to the synthesis of displacement maps and present other application cases.
The set of techniques described allows to synthesize detailed structured textures from example, with a reduced memory usage and allowing for real-time rendering, while letting the user have control over various parts of the process.
We first handle the problem under a geometric aspect. The structured textures are represented by a 2D mesh which we analyze in order to extract a compact statistical description. This leads to the creation of a generator able to reproduce the input structure at will. The user is taken into account all along the process and can influence the result through the use of constraint maps. In parallel, we analyze the appearance of the structured texture in order to extract a small set of textures representing the materials used for the texture regions and their contour. This information allows us to efficiently texture any given synthesized structure.
In a third step, we use the texture and structure information, alongside additional user-provided input in
order to generate and propagate 3D details onto models. We propose a generic framework which should allow to relieve the artists from repetitive and tedious tasks. We apply this framework to the synthesis of displacement maps and present other application cases.
The set of techniques described allows to synthesize detailed structured textures from example, with a reduced memory usage and allowing for real-time rendering, while letting the user have control over various parts of the process.
Un des buts de l'infographie est de produire des images réalistes. Pour cela, des artistes créent des modèles géométriques complexes ornés de textures détaillées. Malheureusement, selon l'application visée et les ressources disponibles, il doivent souvent "prendre des raccourcis" en répétant des textures ou en utilisant des modèles simples dont les détails sont simulés par une série de couches d'apparence. Afin de créer des objets 3D réalistes, la meilleure source d'inspiration est le monde réel lui-même. Dans ce contexte, nous proposons d'aider l'artiste à créer ces couches d'apparence à partir de l'analyse d'exemples. Nous nous attaquons tout d'abord à la couche de texture couleur, et plus particulièrement aux textures structurées.
En effet, ces dernières sont difficilement reproductibles de manière automatique et leur répétition visuelle est gênante pour l'observateur. Afin de réussir à propager de telles textures à partir d'un exemplaire donné, nous proposons de découpler la structure de l'apparence.
Nous traitons le problème tout d'abord sous un aspect géométrique. Les textures structurées sont représentées par un maillage 2D qui est analysé afin d'en extraire une description statistique compacte menant à la création d'un générateur permettant de reproduire la structure originelle à volonté. L'utilisateur est pris en compte tout au long du processus et peut influencer le résultat grâce à des cartes de contraintes.
En parallèle, nous analysons l'apparence de la texture structurée afin d'extraire un ensemble réduit de textures représentant les matériaux utilisés pour l'intérieur des régions et leur contour. Ces informations nous permettent d'"habiller" de nouvelles structures de manière efficace. Dans un troisième temps, nous utilisons l'information de structure et de texture, ainsi que des informations usager afin de générer et propager des détails 3D sur des modèles. Nous proposons un système générique qui permettra d'alléger les artistes de tâches souvent répétitives et fastidieuses. Nous appliquons ce système à la génération de cartes de hauteurs et présentons plusieurs autres cas d'application.
L'ensemble des techniques proposées permet de synthétiser des textures structurées détaillées à partir d'exemples avec un coût mémoire réduit et permettant un rendu en temps-réel, tout en laissant du contrôle à l'utilisateur.
En effet, ces dernières sont difficilement reproductibles de manière automatique et leur répétition visuelle est gênante pour l'observateur. Afin de réussir à propager de telles textures à partir d'un exemplaire donné, nous proposons de découpler la structure de l'apparence.
Nous traitons le problème tout d'abord sous un aspect géométrique. Les textures structurées sont représentées par un maillage 2D qui est analysé afin d'en extraire une description statistique compacte menant à la création d'un générateur permettant de reproduire la structure originelle à volonté. L'utilisateur est pris en compte tout au long du processus et peut influencer le résultat grâce à des cartes de contraintes.
En parallèle, nous analysons l'apparence de la texture structurée afin d'extraire un ensemble réduit de textures représentant les matériaux utilisés pour l'intérieur des régions et leur contour. Ces informations nous permettent d'"habiller" de nouvelles structures de manière efficace. Dans un troisième temps, nous utilisons l'information de structure et de texture, ainsi que des informations usager afin de générer et propager des détails 3D sur des modèles. Nous proposons un système générique qui permettra d'alléger les artistes de tâches souvent répétitives et fastidieuses. Nous appliquons ce système à la génération de cartes de hauteurs et présentons plusieurs autres cas d'application.
L'ensemble des techniques proposées permet de synthétiser des textures structurées détaillées à partir d'exemples avec un coût mémoire réduit et permettant un rendu en temps-réel, tout en laissant du contrôle à l'utilisateur.
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