23.06.2008

Montag, 23. Juni 2008, 17:00 Uhr, Turing-Hörsaal

Prof. Dr. Andreas Weber (Universität Bonn)

“Computergraphische Modellierung und Bildsynthese menschlicher Haare“

Die Modellierung, Simulation und Bildsynthese ("Rendering") menschlicher Haare ist eines der herausfordernsten Themen in der Computergraphik und -animation. Die Betrachtung des menschlichen Kopfhaares auf der Granularität einzelner Haare hat sich sowohl beim Rendering als auch bei der Simulation als wesentlich herausgestellt.

Im ersten Teil des Vortrags soll auf das Problem des Renderings von Haaren eingegangen werden -- unter der Annahme, dass die Geometrie von Tausenden oder auch Zehntausenden von Haaren schon bestimmt werden konnte. Für das Rendering essentiell ist die Lichtstreuung an den einzelnen Fasern, die korrekt simuliert werden muss. Die Abtastung der resultierenden dünnen Kurven im Bild muss Aliasing-Effekte vermeiden. Die Hauptschwierigkeit beim Rendering von Haaren besteht aber darin, dass die Beiträge der indirekten Beleuchtung einzelner Haarfasern durch benachbarte Fasern berücksichtigt werden müssen, da diese wesentlich für die Perzeption der Haarfarbe sind.
Während schon das Problem des fotorealistischen Renderings von Haaren per se ohne besondere Anforderungen an die Effizienz der Verfahren erst in den letzten Jahren gelöst werden konnte (mit Rechenzeiten im Bereich mehrerer Stunden), so gelang die Entwicklung von Näherungsverfahren für die Berechnung der Faser-Faser-Streuung, die insgesamt ein nahezu fotorealistisches Rendering eines menschlichen Kopfhaares in weniger als einer Sekunde ermöglichen (auf PCs unter Benutzung des Parallelisierungspotentials moderner Graphikkarten), erst in den letzten Monaten. Auf diese aktuellen Entwicklungen soll im Vortrag ebenfalls kurzeingegangen werden.

Im zweiten Teil des Vortrags soll erläutert werden, wie die Geometrie einzelner Haarfasern durch physikalischbasierte Modellierung bestimmt werden kann. Hier stellen insbesondere Kollisionserkennung aber auch Kollisionsantwort wichtige Bestandteile des Modellierungsprozesses dar.