Simulation von Stoffen: Faden für Faden zum richtigen Licht

Nach den Haaren kommt die Kleidung: Die US-Wissenschaftler, die für "Rapunzel - neu verfönt" die Haaranimationen beschrieben haben, widmen sich nun der Lichtbrechung bei Stoffen. Das Verfahren ist so einfach, dass es sowohl für Kinofilme als auch für Computerspiele genutzt werden kann.

Artikel veröffentlicht am ,
Verschiedene Stoffe unter der gleichen Lichtquelle
Verschiedene Stoffe unter der gleichen Lichtquelle (Bild: UCSD)

In einer wissenschaftlichen Arbeit beschreibt ein Team der kalifornischen Universität von San Diego ein mathematisches Modell, mit dem sich die Beleuchtung von Textilien realistisch simulieren lässt. Leiter der Studie war Iman Sadeghi, der inzwischen auch für Google arbeitet und seine Doktorarbeit an der Universität zur Simulation von Haaren verfasst hat. Auf Basis dieser Modelle wurden die Haare für den Film "Rapunzel - neu verfönt" gestaltet. Für Filme, aber auch Computerspiele soll sich auch das neue Modell für Stoffe eignen. Ähnlich wie bei der Simulation von Haarsträhnen widmeten sich die Forscher dabei den einzelnen Fäden, aus denen ein Stoff gewoben ist. Diese untersuchten sie an echtem Material unter anderem mit Mikroskopen.

  • Verschiedene Webmuster von Stoffen als 3D-Modell
  • Acht verschiedene Stoffe, manche fiktiv, unter derselben Lichtquelle
  • Oben ein Foto von echtem Satin, darunter das simulierte Material (Bilder: UCSD)
  • Mikroskopaufnahmen von echten Stoffen
Oben ein Foto von echtem Satin, darunter das simulierte Material (Bilder: UCSD)
Stellenmarkt
  1. IT-Administrator (m/w/d)
    Friedrich Schwarze GmbH & Co. KG, Oelde
  2. Webentwickler (m/w/d)
    Stadtwerke Rosenheim GmbH & Co. KG, Rosenheim
Detailsuche

Dabei stellte sich heraus, dass nicht nur das Garn selbst - etwa Leinen oder Seide - ganz spezifische Eigenschaften bei der Interaktion mit Licht aufweist. Es kommt auch darauf an, mit welcher Webtechnik das Garn zu einem Stoff zusammengesetzt ist. Solche feinen Strukturen lassen sich mit klassischer 3D-Technik wie der Rasterung nur schlecht erfassen, die Zahl der Elemente ist viel zu groß.

Also vereinfachten die Forscher die gewobenen Fäden in Form von Zylindern, einer der einfachsten geometrischen Formen. Die Zylinder müssen dabei nicht unbedingt einem einzelnen Faden entsprechen, wenn das Modell einmal erstellt ist, kann auch die Kombination der Webtechnik mehrere Fäden in Form von einem Zylinder darstellen.

Simulation von Stoffen, die es gar nicht gibt

Diese Modelle der Stoffe glichen die Forscher mit Mikroskopaufnahmen so lange ab, bis sich die Brechung des Lichts und die manchmal dabei entstehenden Farbveränderungen auch im Computer realistisch zeigten. Wenn Werte wie Brechungsindex und Reflexionsfaktor bekannt sind, lassen sich damit sogar Stoffe simulieren, die es gar nicht gibt. Als ein Beispiel konstruierten die Wissenschaftler ein Gewebe aus Seide und Polyester mit einer ungewöhnlichen Webtechnik.

Golem Akademie
  1. IT-Sicherheit für Webentwickler
    5.-6. Juli 2021, online
  2. Einführung in die Programmierung mit Rust
    21.-24. September 2021, online
Weitere IT-Trainings

Durch die vergleichsweise einfache Erstellung der 3D-Modelle soll sich das Verfahren in der Computeranimation schnell durchsetzen. Die Wissenschaftler sind der Meinung, dass als einzige Alternative der CT-Scan von realen Stoffen vergleichbare Ergebnisse liefern würde, was für die meisten Anwendungen viel zu teuer und langwierig ist.

Die Simulation von komplexen Strukturen ist auch bei Spielegrafik ein Feld, das immer weiter erforscht wird. Zuletzt erregte das von AMD mitentwickelte Verfahren TressFX Aufsehen, das im letzten Tomb-Raider-Spiel der Protagonistin Lara Croft physikalisch korrekt bewegtes Haar bescherte. Im Unterschied dazu kümmert sich die aktuelle Arbeit der US-Forscher aber nicht um die Bewegung, sondern nur um die Beleuchtung.

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed


Aktuell auf der Startseite von Golem.de
DIY-Projekt
Lasst uns einen Open-Source-E-Ink-Laptop bauen!

Augenschonende Displays wie die von E-Ink sind bislang kaum verbreitet. Deshalb würde ich gerne selbst einen Laptop mit E-Ink-Display bauen.
Von Alexander Soto

DIY-Projekt: Lasst uns einen Open-Source-E-Ink-Laptop bauen!
Artikel
  1. Malware: Börsenaufsicht sucht weitere Solarwinds-Opfer
    Malware
    Börsenaufsicht sucht weitere Solarwinds-Opfer

    Haben betroffene Unternehmen einen Hack über die Solarwinds-Software verschwiegen? Das untersucht nun die US-Börsenaufsicht.

  2. In eigener Sache: Wie geht es IT-Fachleuten nach über einem Jahr Corona?
    In eigener Sache
    Wie geht es IT-Fachleuten nach über einem Jahr Corona?

    Selten hat ein Ereignis die Arbeit so verändert wie Corona. Golem.de möchte von dir wissen, was das für dich bedeutet. Bitte nimm an der Umfrage teil - es dauert nicht lange!

  3. So findet der beste Tech-Job dich
     
    So findet der beste Tech-Job dich

    Das französische Start-up talent.io vernetzt Tech-Talente mit potenziellen Arbeitgebern. Talente legen ein Profil an und warten einfach ab, bis ein Unternehmen um ein Vorstellungsgespräch bittet.
    Sponsored Post von Golem.de

Neuro-Chef 19. Aug 2013

Plastikhaft? Ich finde eher, dass seit ein paar Jahren diverse Oberflächen seltsam...

Natchil 13. Aug 2013

Etwa mit einer Art genetischen Algorithmus, der immer das beste Ergebnis nimmt? Würde...


Folgen Sie uns
       


Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    Schnäppchen • MSI MAG272CQR 27" Curved WQHD 165Hz 309€ • 6 Blu-rays für 30€ • be quiet Dark Base 700 Tower 124,90€ • HTC Vive Cosmos inkl. 2 Controller 599,90€ • Game of Thrones TV Box Set 4K 149,97€ • Landwirtschafts-Simulator 22 39,99€ • Dualsense Black + R&C Rift Apart 99,99€ [Werbung]
    •  /