Fresnel Microfacet BRDF: Unification of Polari-Radiometric Surface-Body Reflection

要約

コンピューター ビジョン アプリケーションは、反射された放射輝度を表すために、ランバート拡散反射モデルとマイクロファセット鏡面反射モデルの線形結合に大きく依存してきました。
この論文では、フレネル マイクロファセット BRDF モデルと呼ばれる、物理的に正確で、さまざまな実世界の表面に一般化される新しい分析反射率モデルを導き出します。
私たちの重要なアイデアは、ボディ反射と表面反射の両方について、方向付けられたミラー ファセットのコレクションを使用して、表面マイクロジオメトリのフレネル反射と透過をモデル化することです。
各マイクロファセットのフレネル反射と透過、およびサブサーフェス内のそれらの間の光輸送を慎重に導き出します。
この物理的に接地されたモデリングにより、反射光の放射挙動に加えて偏光挙動も表現できます。
つまり、FMBRDF は、物体と表面の反射だけでなく、放射測定と偏光における光の反射も統合し、単一のモデルで表現します。
実験結果は、精度、表現力、および画像ベースの推定におけるその有効性を示しています。

要約(オリジナル)

Computer vision applications have heavily relied on the linear combination of Lambertian diffuse and microfacet specular reflection models for representing reflected radiance, which turns out to be physically incompatible and limited in applicability. In this paper, we derive a novel analytical reflectance model, which we refer to as Fresnel Microfacet BRDF model, that is physically accurate and generalizes to various real-world surfaces. Our key idea is to model the Fresnel reflection and transmission of the surface microgeometry with a collection of oriented mirror facets, both for body and surface reflections. We carefully derive the Fresnel reflection and transmission for each microfacet as well as the light transport between them in the subsurface. This physically-grounded modeling also allows us to express the polarimetric behavior of reflected light in addition to its radiometric behavior. That is, FMBRDF unifies not only body and surface reflections but also light reflection in radiometry and polarization and represents them in a single model. Experimental results demonstrate its effectiveness in accuracy, expressive power, and image-based estimation.

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