素材感表現MYT-Lab. since 2002

Material Representation

⽑孔で構成される⽪⾰の特徴抽出と再構成
Characterization and Reconstruction Method for Pore Pattern on Leather Texture
多数の⽑孔で構成される⽪⾰形状を対象に，その特徴を簡潔に記述する⼿法および，その特徴量から⽪⾰形状を再構成する⼿法を提案しました．⽪⾰模様の階層構造モデルを導⼊し，⽪⾰表⾯の計測値を統計的に解析して，⽪⾰形状の特徴を簡潔に記述するパラメータを抽出します．その後，抽出されたパラメータを基に，⽪⾰模様の階層構造モデルにしたがって⽪⾰形状を再構成します．
This research proposes a characterization and reconstruction technique for pore pattern on leather texture. We first introduce a layered
geometric model for pore pattern on leather texture. Next, we analyze data of leather texture statistically in order to extract a few parameters
for representing the leather geometry. Then, the method reconstructs the leather texture based on the layered geometric model using thecaptured parameters.

実サンプルの計測
Measuring real sample

⽑孔の分布図の作成
Distribution of pore patterm

⽑孔の分布位置の再構成
Reconstruction of pore pattern

⽑孔の再構成Representing leather geometry

デザイン例
Examples

漆⼯芸品の加飾表現
A Visual Simulation for Gold Leaf and Japanese Lacquerware

写実的な⽪⾰形状を⼿続き的に⽣成する⼿法を提案しました．実物の⽪⾰表⾯に現れる代表的な構成要素について，2 次元空間上に構成要素の⾻格を配置し，その後⾻格の配置に基づいて⾼さ情報を付加することで，⽪⾰形状を⽣成します．⽪⾰形状の⾻格はボロノイ図を基本に，⽪⾰の特徴である異⽅性の領域分割を再現するため，ポアソンディスク分布を拡張して楕円形の排他領域を適⽤することで⺟点の配置間隔に異⽅性を付与します．ボロノイ図だけでは特徴を表現できない構成要素については，形成過程をモデル化し，⽣成したボロノイ図に付加します．最後に，各点に近接する構成要素の⾻格との距離から，その点における⾼さを与えることで，⽪⾰形状を⽣成します．
We propose a method for generating realistic leather texture procedurally. We generate leather texture by distributing many skeletons of thecomponents onto a two-dimensional space, and add height value based on the positions of distributed skeletons. We distribute somecomponents based on a Voronoi diagram of a set of Voronoi sites distributed anisotoropically using elliptic exclusive region for Poisson-disk
distribution that results in anisotoropic cells as shown in real leather. We also add other components that the Voronoi diagram doesn’t include
by modeling formation processes of the features. We finally generate a height of each position on the space using functions of distance from theposition of the skeletons, and generate the entire height-field of the leather.
Real排他領域
Exclusive region
Poisson-Disk 分布による
⽪丘の配置位置の再構成

⽪丘領域の構成

⽪⾰形状の⽣成

Distributed sites using
Poisson-disk distribution

Generated
Voronoi diagram

Generatedleather geometry

デザイン例
Example

漆⼯芸品の加飾Material Decoration

漆⼯芸に⽤いられる⾦箔および漆素材の計測データ (S-BRDF: Spectral Bidirectional Reﬂectance Distribution Function) を⽤いた質感の⾼い素材表現を⾏いました．また，素材の組み合わせをプロシージャルに⾏う⼿法や，⾦箔の破れなどをシミュレーションする⼿法を提案し，計測だけではカバーできない表現⼿法を開発しました．
This project proposes a method for representing gold leaf and Japanese lacquer faithfully using Spectral Bidirectional Reflectance Distribution
Function (S-BRDF). This paper also describes a method for laying out craft materials and for generating tearing patterns of gold leaf.

⼯芸素材の測定法
Material Measurement

B漆⼯芸品の加飾は，レイヤー構造のシェーダ(マスキングパターンで重ね合わせが出来るCG画像の⽣成法)を⽤い，下層から上層に向けて素材を重ねていきます．ここで，マスキングパターンとして，⼿続き的に⽣成したパターンやデータベースに蓄えた図形，または⼿描きの絵も使うことができます．
Decoration of Japanese lacquerware is performed by using a layered shader which overlays thematerial shader with a masking pattern, from base material shader to the top one. Here, themasking pattern is obtained by procedural pattern generator, loaded from pattern database,or given as hand drawn pattern.

レイヤー構造のシェーダ
Layer shader

⾦箔は加飾の際に⾮常に破れやすい素材です．バネ質点モデルを⽤

素材試料をステージ(図中のA)に置き，アームの先端に設置されたハロゲン光源(図中のB)を全周囲に移動させ，各⾓度における反射光を測定します．これにより全周囲に対する素材の反射分布が計測できます．
The material to be measured is placed on a stage in the center of the device (A in figure). There is also a light source, ahalogen lamp, installed to the arm on the device (B in figure). This light source illuminates the material from every
surrounding angle. Both the positions of the stage and the light source can be changed, to change the angle ofincidence of light as necessary.

特徴的な構成要素を考慮した⽪⾰形状⽣成
Procedural Modeling of Leather Texture with Structural Elements

いて破れのシミュレーションを⾏いました．
AS-BRDF 測定器
S-BRDF measuring device

Gold leaf is very thin material, so it is easily torn in the process ofdecoration. The physical simulation for tearing is performed using a
mass-spring model.

レーザ変位測定器を⽤いて，⾦箔の表⾯の皺形状も計測します．皺は⾦箔の質感を左右する重要な役割を果たします．⼩さめの試料に対して計測し，必要に応じてテクスチャ合成法で⼤きな皺形状を⽣成します．
We also measure the wrinkles particular to gold leaf by means of a laser displacement sensor, and store the measured
data as bump attribute data in the database. Wrinkles play an important role in increasing the visual richness of goldleaf. A small patch of gold leaf is measured as shown in Fig.2, and then the system generates large wrinkle data bymeans of the typical texture synthesis method.
測定した皺
Measured wrinkle

破れのシミュレーション
Tearing simulation

デザイン例
Examples