GaussianHair：基于光感知高斯的发毛建模与渲染
图形学
2024-02-19 v1 计算机视觉与模式识别
摘要
发型首先体现了文化与民族特征。在数字时代，各种逼真的人类发型对高保真数字人物资产尤为重要，尤其在美学与包容性方面。然而，由于发丝数量庞大、几何结构复杂以及与光线的复杂相互作用，现实的发毛建模与实时渲染面临巨大挑战。本文提出了 GaussianHair，一种新颖的显式发毛表示方法，能够从图像中实现对发毛几何与外观的综合建模，支持创新的照明效果和动态动画功能。GaussianHair 的核心思想是将每根发丝表示为一序列相连的圆柱形 3D 高斯原始。该方法不仅保留发丝的几何结构与外观，还能将其高效地光栅化到二维图像平面上，实现可微分体积渲染。我们进一步通过 "GaussianHair 散射模型" 增强了该模型，能够再现发丝细长的结构特征，准确捕捉其在均匀照明下的局部漫反射颜色。通过大量实验，我们证实 GaussianHair 在几何与外观保真度方面实现了突破，超越了当前方法在发毛重建中的局限性。除了表示方法，GaussianHair 还支持编辑、光线重新投射和动态渲染，实现与常规 CG 流水线的无缝集成。此外，我们构建了一个包含大量真实人类发毛的数据集，每个数据集都包含详尽的发丝几何信息，以推动该领域的进一步研究。
引用
@article{arxiv.2402.10483,
title = {GaussianHair: Hair Modeling and Rendering with Light-aware Gaussians},
author = {Haimin Luo and Min Ouyang and Zijun Zhao and Suyi Jiang and Longwen Zhang and Qixuan Zhang and Wei Yang and Lan Xu and Jingyi Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10483},
year = {2024}
}