Araba boyaları üzerinde sedefli ışıltı etkisini temsil eden verimli bir model

Abstract

Predicting the appearance of the car paint coatings is an expensive and crucial process for the automotive industry. Car paint manufacturers have commercial interest in tools that can visually simulate the appearance of the coatings to speed up their production phase and many models have been proposed by computer graphics researchers in this regard. However, due to the nature of the car paint coating which is composed of multiple layers and microscopic features that affect the final appearance, this area remains as an open research problem. A real car paint structure shows the effects of gloss, glitter, shade, color shift and sparkling under some sample light. Consequently, in a realistically rendered output we must observe these effects under similar conditions. The sparkle and color shift effects are the result of the scattering caused by the microscopic flakes and the light may interact with multiple flakes during its scattering process. This problem is named as the multiple scattering problem which is computationally costly and an efficient model should solve this problem at adequate speed. In this thesis study, an approximate model is presented to simulate the appearance of the coatings from their orientation. The Radiative Transfer Equation is used for the representation of the multiple scattering, and it is computed with the Adding-Doubling method to provide the computational simplification and accuracy. The thesis also covers empirical and statistical analysis to ensure the correctness of the outputs.

Otomotiv endüstrisi için araba boyası plakalarının görüntülemesini tahminleme oldukça zahmetli ve önemli bir süreçtir. Araba boyası üreticileri plakaların görüntülemesini gerçekleştiren uygulamalara karşı ticari bir ilgi duymaktadır ve birçok bilgisayar grafikleri araştırmacısı bu bağlamda çözüm sunan modeller ortaya koymuştur. Fakat araba boyasının son görüntü üzerinde etkili olan çok katmanlı ve mikroskobik yapısı gereği, bu alan hala araştırmaya açıktır. Gerçek bir araba boyası materyali örnek bir ışık kaynağı altında perdah, parıltı ve gölge, renk değişkenliği ve sedefli ışıltılar gibi etkiler göstermektedir. Sonuç olarak, gerçekçi bir şekilde görselleştirilmiş bir uygulama çıktısı da aynı koşullar altında benzer etkiler görülmelidir. Sedefler ve renk değişimi gibi etkiler, materyal içerisindeki mikroskobik sedefler üzerinde gerçekleşen saçılım nedeniyle oluşmaktadır ve ışık süreç içerisinde birden fazla sedef ile etkileşebilir. Bu problem çoklu saçılım problemi olarak adlandırılmaktadır ve hesaplama açısından oldukça masraflıdır. Verimli bir model bu tarz problemleri kabul edilebilir bir hızla çözebilmelidir. Bu tez çalışmasında, plakanın görüntüsünü oryantasyona bağlı olarak çözümleyen yaklaşımsal bir model önerilmiştir. Çoklu saçılım hesaplamasında enerjinin korunumu yasası göz önünde bulundurularak denklemleri basit ve doğru bir şekilde çözen ekleme-çıkarma yöntemi kullanılmıştır. Tez aynı zamanda deneysel ve istatistiksel analizlerle çözümlerle çıktıların doğruluğunu test etmektedir.