Traditional physically-based material models rely on analytically derived bidirectional reflectance distribution functions (BRDFs), typically by considering statistics of micro-primitives such as facets, flakes, or spheres, sometimes combined with multi-bounce interactions such as layering and multiple scattering. These derivations are often complex and model-specific, and typically consider a statistical aggregate of a large surface area, ignoring spatial variation. Once an analytic BRDF's evaluation is defined, one still needs to design an importance sampling method for it, and a way to evaluate the pdf of that sampling distribution, requiring further model-specific derivations. We present PureSample: a novel neural BRDF representation that allows learning a material's behavior purely by sampling forward random walks on the microgeometry, which is usually straightforward to implement. Our representation allows for efficient importance sampling, pdf evaluation, and BRDF evaluation, for homogeneous as well as spatially varying materials. We achieve this by two learnable components: first, the sampling distribution is modeled using a flow matching neural network, which allows both importance sampling and pdf evaluation; second, we introduce a view-dependent albedo term, captured by a lightweight neural network, which allows for converting a scalar pdf value to a colored BRDF value for any pair of view and light directions. We demonstrate PureSample on challenging materials, including multi-layered materials, multiple-scattering microfacet materials, and various other microstructures.


翻译:传统的基于物理的材质模型依赖于解析推导的双向反射分布函数(BRDF),通常通过考虑微元(如微面、薄片或球体)的统计特性,有时结合多层和多重散射等多重交互作用。这些推导通常复杂且模型特定,并且通常考虑大面积表面的统计聚合,忽略了空间变化。即使定义了分析型BRDF的求值方法,仍需为其设计重要性采样方法以及评估该采样分布概率密度函数(pdf)的方式,这需要进一步的模型特定推导。本文提出PureSample:一种新颖的神经BRDF表示方法,能够纯粹通过对微几何上的随机游走进行前向采样来学习材质行为,这种方法通常易于实现。我们的表示方法支持对均匀材质及空间变化材质进行高效的重要性采样、pdf评估和BRDF求值。我们通过两个可学习组件实现这一目标:首先,采样分布通过流匹配神经网络建模,该网络同时支持重要性采样和pdf评估;其次,我们引入了由轻量级神经网络捕获的视角相关反照率项,该组件可将标量pdf值转换为任意视角与光照方向对对应的彩色BRDF值。我们在挑战性材质上验证了PureSample的性能,包括多层材质、多重散射微面材质以及多种其他微结构材质。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员