TY  - JOUR
T1  - An Analysis of Goniochromatic and Sparkle Effects on Multi-Layered Materials
TT  - Çok Katmanlı Malzemelerde Açısal Renk Değişimleri ve Işıltı Etkilerinin Analizi
AU  - Mir, Sermet
AU  - Yıldırım, Barış
AU  - Kurt, Murat
PY  - 2022
DA  - September
DO  - 10.21205/deufmd.2022247205
JF  - Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi
JO  - DEUFMD
PB  - Dokuz Eylül Üniversitesi
WT  - DergiPark
SN  - 1302-9304
SP  - 737
EP  - 746
VL  - 24
IS  - 72
LA  - en
AB  - Multi-layered materials are layered structures of composing anisotropic media where each layer may have a separate scattering behavior. Multi-layered materials are widely used in cosmetics, jewelry or automobile paint industries. In addition, many real world materials may consist of microscopic particles that can lead to goniochromatic and/or sparkling appearance. Therefore, the accurate representation of these effects is crucial for the photorealistic appearance of the material and many models have been proposed to overcome this problem. In this paper, we analyze various models proposed for representing goniochromatic and sparkle effects and run experiments on their capability of accurately simulating the final appearance of a multi-layered automobile paint structure. We also compare the performance of each model providing their computation times in the experiments. Finally, we provide a table for the readers which summarizes the complex special effects included in each model.
KW  - Goniochromism
KW  - BSDF
KW  - Sparkle
KW  - SVD
KW  - Automobile Paints
KW  - Microflake
N2  - Çok katmanlı malzemeler, her bir katmanı farklı bir saçılım davranışına sahip olabilen ve katmanları içerisinde anizotropik davranışa sahip bileşenler barındıran malzeme yapılarıdır. Çok katmanlı malzemeler kozmetik, mücevher ve araba boyası endüstrilerinde yoğun olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, bir çok gerçek dünya malzemesi kompozisyon içeriğinde açısal renk değişimi (goniochromatic) ve ışıltı (sparkle) etkilerine neden olan mikroskobik parçacıklar içerir. Bu sebeple, malzemenin gerçekçi görselleştirmesini sağlamak için malzemenin doğru temsil edilmesi büyük önem arz etmektedir ve bu doğrultuda bir çok model önerilmiştir. Bu makalede, çok katmanlı modern araba boyası malzemesi baz alınarak, malzemenin üzerinde görülen açısal renk değişimleri ve ışıltı etkilerini modelleyebilen çalışmaların analizi yapılmış ve deneysel karşılaştırmalar ile modellerin örnek malzemeleri doğru temsil etme kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Ek olarak, çalışmamız içerisinde modellerin performans değerleri de karşılaştırılarak deneysel çalışmalarımız içerisinde bu bilgiler paylaşılmıştır. En son kısımda ise bir tablo halinde analizi yapılan çalışmaları içerdikleri karmaşık özel etkileri özetleyerek, okuyucuların bilgisine sunmaktayız.
CR  - [1] Ershov, S., Kolchin, K., Myszkowski, K. 2001. Rendering pearlescent appearance based on paint‐composition modelling, Computer Graphics Forum, Vol. 20, No. 3, pp. 227-238. DOI: 10.1111/1467-8659.00515
CR  - [2] Rump, M., Müller, G., Sarlette, R., Koch, D., Klein, R. 2008. Photo-realistic Rendering of Metallic Car Paint from Image-Based Measurements, Computer Graphics Forum, Vol. 27, No. 2, pp. 527-536. DOI: 10.1111/j.1467-8659.2008.01150.x
CR  - [3] Belcour, L., Barla, P. 2017. A practical extension to microfacet theory for the modeling of varying iridescence, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 36, No. 4, pp. 1-14. DOI: 10.1145/3072959.3073620
CR  - [4] Guo, J., Chen, Y., Guo, Y., Pan, J. 2018. A Physically‐based Appearance Model for Special Effect Pigments, Computer Graphics Forum, Vol. 37, No. 4, pp. 67-76. DOI: 10.1111/cgf.13476
CR  - [5] Wang, B., Hašan, M., Holzschuch, N., Yan, L. Q. 2020. ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 39, No. 5, pp. 1-12. DOI: 10.1145/3406836
CR  - [6] Ergun, S., Önel, S., Ozturk, A. 2016. A general micro-flake model for predicting the appearance of car paint, Proceedings of the Eurographics Symposium on Rendering: Experimental Ideas & Implementations, June 22-25, Dublin, 65-71.
CR  - [7] Jakob, W., Arbree, A., Moon, J. T., Bala, K., Marschner, S. 2010. A radiative transfer framework for rendering materials with anisotropic structure, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 29, No. 4, pp. 1-13. DOI: 10.1145/1778765.1778790
CR  - [8] Jakob, W., d'Eon, E., Jakob, O., Marschner, S. 2014. A comprehensive framework for rendering layered materials, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 33, No. 4, pp. 1-14. DOI: 10.1145/2601097.2601139
CR  - [9] Belcour, L. 2018. Efficient rendering of layered materials using an atomic decomposition with statistical operators, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 37, No. 4, pp. 1-15. DOI: 10.1145/3197517.3201289
CR  - [10] Zeltner, T., Jakob, W. 2018. The layer laboratory: a calculus for additive and subtractive composition of anisotropic surface reflectance, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 37, No. 4, pp. 1-14. DOI: 10.1145/3197517.3201321
CR  - [11] Yamaguchi, T., Yatagawa, T., Tokuyoshi, Y., Morishima, S. 2020. Real-time rendering of layered materials with anisotropic normal distributions, Computational Visual Media, Vol. 6, No. 1, pp. 29-36. DOI: 10.1007/s41095-019-0154-z
CR  - [12] Werner, S., Velinov, Z., Jakob, W., Hullin, M. B. 2017. Scratch Iridescence: Wave-Optical Rendering of
Diffractive Surface Structure, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 36, No. 6, pp. 1-14, DOI: 10.1145/3130800.3130840
CR  - [13] Yan, L. Q., Hašan, M., Walter, B., Marschner, S., Ramamoorthi, R. 2018. Rendering Specular Microgeometry with Wave Optics, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 37, No. 4, pp. 1-10, DOI: 10.1145/3197517.3201351
CR  - [14] Guillén, I., Marco, J., Gutierrez, D., Jakob, W., Jarabo, A. 2020. A General Framework for Pearlescent Materials, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 39, No. 6, pp. 1-15, DOI: 10.1145/3414685.3417782
CR  - [15] Yan, L. Q., Hašan, M., Jakob, W., Lawrence, J., Marschner, S., Ramamoorthi, R. 2014. Rendering Glints on High-Resolution Normal-Mapped Specular Surfaces, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 33, No. 4, pp. 1-9, DOI: 10.1145/2601097.2601155
CR  - [16] Yan, L. Q., Hašan, M., Marschner, S., Ramamoorthi, R. 2016. Position-Normal Distributions for Efficient Rendering of Specular Microstructure, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 35, No. 4, pp. 1-9, DOI: 10.1145/2897824.2925915
CR  - [17] Jakob, W., Hašan, M., Yan, L. Q., Lawrence, J., Ramamoorthi, R., Marschner, S. 2014. Discrete Stochastic Microfacet Models, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 33, No. 4, pp. 1-10, DOI: 10.1145/2601097.2601186
CR  - [18] Guo, Y., Hašan, M., Zhao, S. 2018. Position-Free Monte Carlo Simulation for Arbitrary Layered BSDFs, ACM Transactions on Graphics (TOG), Vol. 37, No. 6, pp. 1-14. DOI: 10.1145/3272127.3275053
CR  - [19] Jakob, W. 2010. Mitsuba Renderer. http://www.mitsuba-renderer.org (Access Date: 18.09.2021).
CR  - [20] Jakob, W. 2015. Layerlab: A Computational Toolbox for Layered Materials. SIGGRAPH 2015 Courses, ACM, New York.
CR  - [21] Richardson, I. E. 2002. Video Codec Design: Developing Image and Video Compression Systems. John Wiley & Sons, Inc., New York, 314s.
UR  - https://doi.org/10.21205/deufmd.2022247205
L1  - https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/1991145
ER  -