Procedural Spanish Moss Renderman Shader

This thesis discusses the creation of computer generated photorealistic Spanish moss, a plant that grows in trees in the American Southeast. In order to replicate the plant, a Renderman procedural shader was used that included hair-like qualities in order to replicate the surface properties of Spanish moss. The necessary attributes, how they are used in the code, and final results of the shader applied to a moss model are included in this paper

КОМП'ЮТЕРНИЙ МЕТОД ВИМІРЮВАННЯ ОПТИЧНИХ І КОЛІРНОГО ПАРАМЕТРІВ ЛЮДСЬКОГО ВОЛОССЯ

Background. In the diagnosis and treatment of hair and skin diseases, an important role is played by information about the type and concentration of melanin contained there. This study aimed to use of computer methods to measure the human hair diameter, its optical, color characteristics and assess the content of melanin in it. Materials and methods. Human hair was placed on the stage of a BioLight 200 optical microscope. Sigeta FMA037 digital attachment was used for photography. With the help of a software application, the image of the hair was decomposed into components of three colors - red, green and blue. Using the least squares method, formulae that describe these dependences are obtained. Results. The transmittance and reflection of light in these color ranges were measured. Based on the obtained data, the light absorption coefficient in the hair, the actual and virtual parts of the complex refractive index were calculated. Graphs of dependence of these parameters on hair color are constructed. Comparison of the obtained dependences with tabular data on the content of melanin in the hair of different colors made it possible to obtain a mathematical dependence of the content of melanin on the rate of weakening of the hair and its color. A computer method for measuring the optical and color characteristics of hair is proposed, which makes it possible to determine the content of melanin in it. Conclusions. The method is much simpler than known chemical methods, does not require expensive equipment and takes little time. A computer method for measuring the optical and color characteristics of hair is proposed, which makes it possible to determine the content of melanin in it.У діагностиці та лікуванні захворювань волосся та шкіри важливу роль відіграє інформація про тип і концентрацію меланіну, що в них міститься. Застосування методів математичного моделювання та комп'ютерного оброблення експериментальних даних значно спрощують аналіз вмісту меланіну в біологічних тканинах. У зв'язку з цим актуальним є розроблення та дослідження нових, більш простих методів аналізу, зокрема фізичних. Метою цього дослідження було використання комп'ютерних методів для вимірювання діаметра людського волосся, його оптичних, колірних характеристик та оцінювання вмісту в ньому меланіну. У роботі описується запропонований авторами метод оброблення мікроскопічних зображень волосся людини, призначений для вимірювання їх оптичних параметрів. Людське волосся поміщали на предметний стіл оптичного мікроскопа BioLight 200. Для фотографування використовувалася цифрова приставка Sigeta FMA037. За допомогою програмного додатка зображення волосся було розкладено на складові трьох кольорів - червоного, зеленого та синього. Дані математично оброблено. В результаті виміряно коефіцієнти пропускання та відбиття світла в діапазонах даних кольорів. На основі отриманих даних розраховано коефіцієнт світлопоглинання волоссям, дійсну та уявну частини комплексного показника заломлення. Побудовано графіки залежності цих параметрів від кольору волосся. За допомогою методу найменших квадратів отримано формули, що описують ці залежності. Порівняння отриманих залежностей із табличними даними про вмісту меланіну у волоссі різних кольорів дозволило отримати математичну залежність вмісту меланіну від показника послаблення світла у волосині та його кольору. Запропоновано комп'ютерний метод вимірювання оптичних і колірних характеристик волосся, що дає змогу визначити вміст у ньому меланіну. Метод є набагато простішим за відомі хімічні методи, не вимагає дорогого обладнання і займає мало часу. Показано можливість використання простого та швидкого фізичного методу оперативного аналізу параметрів волосся людини та оцінювання вмісту меланіну у волоссі замість складних хімічних методів. Запропоновано комп'ютерний метод вимірювання оптичних і колірних характеристик волосся, що дає змогу визначити вміст меланіну у ньому

Light-Based Sample Reduction Methods for Interactive Relighting of Scenes with Minute Geometric Scale

Rendering production-quality cinematic scenes requires high computational and temporal costs. From an artist\u27s perspective, one must wait for several hours for feedback on even minute changes of light positions and parameters. Previous work approximates scenes so that adjustments on lights may be carried out with interactive feedback, so long as geometry and materials remain constant. We build on these methods by proposing means by which objects with high geometric complexity at the subpixel level, such as hair and foliage, can be approximated for real-time cinematic relighting. Our methods make no assumptions about the geometry or shaders in a scene, and as such are fully generalized. We show that clustering techniques can greatly reduce multisampling, while still maintaining image fidelity at an error significantly lower than sparsely sampling without clustering, provided that no shadows are computed. Scenes that produce noise-like shadow patterns when sparse shadow samples are taken suffer from additional error introduced by those shadows. We present a viable solution to scalable scene approximation for lower sampling reolutions, provided a robust solution to shadow approximation for sub-pixel geomery can be provided in the future

A Multi-scale Yarn Appearance Model with Fiber Details

Rendering realistic cloth has always been a challenge due to its intricate structure. Cloth is made up of fibers, plies, and yarns, and previous curved-based models, while detailed, were computationally expensive and inflexible for large cloth. To address this, we propose a simplified approach. We introduce a geometric aggregation technique that reduces ray-tracing computation by using fewer curves, focusing only on yarn curves. Our model generates ply and fiber shapes implicitly, compensating for the lack of explicit geometry with a novel shadowing component. We also present a shading model that simplifies light interactions among fibers by categorizing them into four components, accurately capturing specular and scattered light in both forward and backward directions. To render large cloth efficiently, we propose a multi-scale solution based on pixel coverage. Our yarn shading model outperforms previous methods, achieving rendering speeds 3-5 times faster with less memory in near-field views. Additionally, our multi-scale solution offers a 20% speed boost for distant cloth observation

Passive visible light detection of humans

This paper experimentally investigates passive human visible light sensing (VLS). A passive VLS system is tested consisting of one light emitting diode (LED) and one photodiode-based receiver, both ceiling-mounted. There is no line of sight between the LED and the receiver, so only reflected light can be considered. The influence of a human is investigated based on the received signal strength (RSS) values of the reflections of ambient light at the photodiode. Depending on the situation, this influence can reach up to +/- 50%. The experimental results show the influence of three various clothing colors, four different walking directions and four different layouts. Based on the obtained results, a human pass-by detection system is proposed and tested. The system achieves a detection rate of 100% in a controlled environment for 21 experiments. For a realistic corridor experiment, the system keeps its detection rate of 100% for 19 experiments

A Microfacet‐based Hair Scattering Model

The development of scattering models and rendering algorithms for human hair remains an important area of research in computer graphics. Virtually all available models for scattering off hair or fur fibers are based on separable lobes, which bring practical advantages in importance sampling, but do not represent physically-plausible microgeometry. In this paper, we contribute the first microfacet-based hair scattering model. Based on a rough cylinder geometry with tilted cuticle scales, our far-field model is non-separable by nature, yet allows accurate importance sampling. Additional benefits include support for elliptical hair cross-sections and an analytical solution for the reflected lobe using the GGX distribution. We show that our model captures glint-like forward scattering features in the R lobe that have been observed before but not properly explained