康奈尔计算学院院长Kavita Bala：「元宇宙」算什么？上帝之眼或将通过 AI 诞生( 二 ) 在今年斯坦福HAI实验室的春季

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所以我要讲讲如何正确地捕捉织物和布料的外观。首先让我们先提出一个问题，看看这两幅图，作为人类，你马上就能认出来左边是天鹅绒，而右边是一种闪闪发光的丝绸一样的材料，为什么你能立刻辨认出呢？是什么让天鹅绒看起来像天鹅绒，是什么让丝绸看起来不同于天鹅绒，而是看起来像丝绸？

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答案是：结构。
两种布料不仅仅是表面不同，其本质是因为它们结构不同，视觉效果才不同。如果我们掌握了这个结构，我们就抓住了它们视觉的本质。
所以我们在最初的项目中所做的是：观察这些材料的微型CT扫描。
在天鹅绒的微型CT扫描中，我们能看到天鹅绒是一种毛茸茸的材料。

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而丝绸的结构则截然不同，丝绸是非常紧密地交织在一起的，经纱和纬纱形成了特定的图案，正是因为丝绸的结构如此紧密，才为丝绸带来了那种闪亮的效果。

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讲到这里，我们会发现，只要把握住了材料的微型结构，基本就把握住了材料的外观模型，即便材料很复杂，仍然万变不离其宗。
一旦我们掌握了结构，就能掌握显示出光学特性的信息，比如颜色等。这些信息足够让我们掌握一个完整的模型，让我们能够还原出这种材料的逼真视觉效果。
如图，通过掌握两种面料的结构特性，我们成功还原出了天鹅绒和丝绸两种材料的视觉效果。

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我们就实际推广这些模型进行了大量研究，思考这种模型可以得到什么现实应用。现在我们认为这种工具让工业设计师、纺织品设计师等进行数字原型制作时更加得心应手，赋予设计师们模拟真实机织织物外观的能力。
在工业织机中，线轴上使用真实的纱线，加入编织图案后，工业织机将生产出如下方右图所示的织物，而我们想要创建的现代视觉图灵测试本质上是一个完全数字化的管线，使用CT扫描和照片等组合可以达到与工业织机相同的效果。

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这种虚拟却逼真的视觉效果可以让设计师在不需要实际制造织物的情况下就做出重要的决定。
我们实际上创建了低维模型和更直观的表示材料结构的22个参数，设计师如果能使用上这种工具，将会获得更大的力量。

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而这22个参数则会引向我将要说的第二个话题，逆图形。
2逆图形我们遇到的第二个问题则是，有了这些模型以后，如何去适应这些模型呢？这也是计算机图形研究的一个重要话题。
我们首先从光与物体表面的关系说起。
当光遇到金属的表面，光会被反射出去。而其它材料，比如皮肤、食物、织物等，当光遇到它们的表面，光会进入表面并与物体产生一定互动，我们称之为次表面散射（Subsurfacescattering）。

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如上图所示，判断寿司是否可口的方式是判断其外表的光泽与新鲜度。因此想要模拟某种物体的视觉效果，就需要了解光射到这种物体表面发生了什么。