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. Webentwickler Online-Konfiguratoren (w/m/d)
    EGGER Holzwerkstoffe Brilon GmbH & Co KG, Brilon
  2. Produktmanagerin / Produktmanager (m/w/d) Online / Offline
    Staatliche Lotterie- und Spielbankverwaltung | Abteilung 1 Referat 12, München
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 Karrierewelt
  1. Kotlin für Java-Entwickler: virtueller Zwei-Tage-Workshop
    13./14.10.2022, Virtuell
  2. Java EE 8 Komplettkurs: virtueller Fünf-Tage-Workshop
    11.-15.07.2022, virtuell
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


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...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
TADF Technologie
Samsung kauft Cynora in Bruchsal und entlässt alle

Der Cynora-Chef wollte das deutsche Start-up zum Einhorn entwickeln. Nun wurden die Patente und die TADF-Technologie von Samsung für 300 Millionen Dollar gekauft und das Unternehmen zerschlagen.

TADF Technologie: Samsung kauft Cynora in Bruchsal und entlässt alle
Artikel
  1. Brandenburg: DNS:Net-Verteiler wegen Telekom-Werbebanner überhitzt?
    Brandenburg  
    DNS:Net-Verteiler wegen Telekom-Werbebanner überhitzt?

    Bei DNS:Net kam es in dieser Woche bei starker Hitze zu einem Netzausfall in einem Ort. Schuld soll ein Werbebanner der Konkurrenz gewesen sein.

  2. Kryptogeld: Bitcoin wieder unter 20.000 US-Dollar, Fonds vor dem Aus
    Kryptogeld
    Bitcoin wieder unter 20.000 US-Dollar, Fonds vor dem Aus

    Ein Gericht hat die Liquidation von Three Arrows Capital angeordnet. Der Bitcoin sinkt wieder unter die Grenze von 20.000 US-Dollar.

  3. Vodafone: Vantage Towers betreibt Sendestationen mit Wasserstoff
    Vodafone
    Vantage Towers betreibt Sendestationen mit Wasserstoff

    Bei der Entwicklung des Containers mit Wasserstoffmotor sind Erfahrungen aus Einsätzen bei der Flutkatastrophe im Ahrtal eingeflossen.

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
    Daily Deals • PNY RTX 3080 12GB günstig wie nie: 929€ • MindStar (MSI RX 6700 XT 499€, G.Skill DDR4-3600 32GB 165€, AMD Ryzen 9 5900X 375€) • Nur noch heute: NBB Black Week • Top-TVs bis 53% Rabatt • Top-Gaming-PC mit AMD Ryzen 7 RTX 3070 Ti 1.700€ • Samsung Galaxy S20 FE 5G 128GB 359€ [Werbung]
    •  /