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Semi‐Procedural Textures Using Point Process Texture Basis Functions

Authors :
Eric Galin
Jean-Michel Dischler
Rémi Allègre
Pascal Guehl
Bedrich Benes
Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Strasbourg (INSA Strasbourg)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Department of Computer Science [Purdue]
Purdue University [West Lafayette]
Modélisation Géométrique, Géométrie Algorithmique, Fractales (GeoMod)
Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS)
Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)
Origami (Origami)
ANR-16-CE33-0001,HDWorlds,Modèles procéduraux paramétriques pour la représentation d'univers virtuels complexes(2016)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, Wiley, 2020, 39 (4), pp.159-171. ⟨10.1111/cgf.14061⟩, Computer Graphics Forum, 2020, 39 (4), pp.159-171. ⟨10.1111/cgf.14061⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

We introduce a novel semi-procedural approach that avoids drawbacks of procedural textures and leverages advantages of data-driven texture synthesis. We split synthesis in two parts: 1) structure synthesis, based on a procedural parametric model and 2) color details synthesis, being data-driven. The procedural model consists of a generic Point Process Texture Basis Function (PPTBF), which extends sparse convolution noises by defining rich convolution kernels. They consist of a window function multiplied with a correlated statistical mixture of Gabor functions, both designed to encapsulate a large span of common spatial stochastic structures, including cells, cracks, grains, scratches, spots, stains, and waves. Parameters can be prescribed automatically by supplying binary structure exemplars. As for noise-based Gaussian textures, the PPTBF is used as stand-alone function, avoiding classification tasks that occur when handling multiple procedural assets. Because the PPTBF is based on a single set of parameters it allows for continuous transitions between different visual structures and an easy control over its visual characteristics. Color is consistently synthesized from the exemplar using a multiscale parallel texture synthesis by numbers, constrained by the PPTBF. The generated textures are parametric, infinite and avoid repetition. The data-driven part is automatic and guarantees strong visual resemblance with inputs. Applications: this work is related to content creation tools for films and video games, especially procedural texture and material synthesis (e.g. Substance Designer), and inverse procedural modeling (e.g inverse shade tree approach). This paper has been published in the CGF journal (Computer Grapics Forum) in July 2020 and presented at the EGSR conference (Eurographics Symposium on Rendering) in July 2020 where it got an award: Honorable Mention from the Best Papers committee.

Details

Language :
English
ISSN :
01677055 and 14678659
Database :
OpenAIRE
Journal :
Computer Graphics Forum, Computer Graphics Forum, Wiley, 2020, 39 (4), pp.159-171. ⟨10.1111/cgf.14061⟩, Computer Graphics Forum, 2020, 39 (4), pp.159-171. ⟨10.1111/cgf.14061⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b3ba60313892611b01f727da3fb522a4
Full Text :
https://doi.org/10.1111/cgf.14061⟩