Digital Illumination for Augmented Studios

Virtual studio technology plays an important role for modern television productions. Blue-screen matting is a common technique for integrating real actors or moderators into computer generated sceneries. Augmented reality offers the possibility to mix real and virtual in a more general context. This article proposes a new technological approach for combining real studio content with computergenerated information. Digital light projection allows a controlled spatial, temporal, chrominance and luminance modulation of illumination – opening new possibilities for TV studios.

Cosine Lobe Based Relighting from Gradient Illumination Photographs

We present an image-based method for relighting a scene by analytically fitting cosine lobes to the reflectance function at each pixel, based on gradient illumination photographs. Realistic relighting results for many materials are obtained using a single per-pixel cosine lobe obtained from just two color photographs: one under uniform white illumination and the other under colored gradient illumination. For materials with wavelength-dependent scattering, a better fit can be obtained using independent cosine lobes for the red, green, and blue channels, obtained from three achromatic gradient illumination conditions instead of the colored gradient condition. We explore two cosine lobe reflectance functions, both of which allow an analytic fit to the gradient conditions. One is non-zero over half the sphere of lighting directions, which works well for diffuse and specular materials, but fails for materials with broader scattering such as fur. The other is non-zero everywhere, which works well for broadly scattering materials and still produces visually plausible results for diffuse and specular materials. We also perform an approximate diffuse/specular separation of the reflectance, and estimate scene geometry from the recovered photometric normals to produce hard shadows cast by the geometry, while still reconstructing the input photographs exactly.

Zerbrochene Spiegel /1

Der Beitrag beschreibt eine doppelte, verfremdete und letztendlich tragische Spiegelung in der Wahrnehmung von Architektur zwischen Europa und Indien: zwischen 1780 und 1856 entstanden in der nordindischen Stadt Lucknow mehrere große Baukomplexe, die von den indisch-islamischen Herrschern der Stadt in europäisch-klassizistischen Formen gestaltet wurden. Nach dem indischen Aufstand, der in den Jahren 1857 und 1858 gegen die britische Herrschaft in Lucknow losbrach, wurden diese Bauten zum Gegenstand einer scharfen europäischen Architekturkritik. Der erste Abschnitt – "Das Eigene und das Fremde" – betrachtet die westliche Rezeption dieser europäisch-klassizistischen Bauten, die über Jahrzehnte durch ein Negativurteil bestimmt war, das sich aus der politischen Interpretation des indischen Aufstands erklärt. Der zweite Abschnitt – "Kopie und Synthese" – geht auf die Suche nach den Zusammenhängen für die positive Europarezeption in Lucknow und für die negative Kritik dieser Bauten in Europa. Es erweist sich, dass die Praxis von Architekturkopie und die Wahrnehmung europäischer Stilformen bei der Übernahme klassizistischer Motive in Indien deutlich anders war als das exakte und moralisch überhöhte Verständnis von Stilformen im Europa nach 1850.

Zerbrochene Spiegel /2

Der Beitrag beschreibt eine doppelte, verfremdete und letztendlich tragische Spiegelung in der Wahrnehmung von Architektur zwischen Europa und Indien: zwischen 1780 und 1856 entstanden in der nordindischen Stadt Lucknow mehre-re große Baukomplexe, die von den indisch-islamischen Herrschern der Stadt in europäisch-klassizistischen Formen gestaltet wurden. Nach dem indischen Auf-stand, der in den Jahren 1857 und 1858 gegen die britische Herrschaft in Lucknow losbrach, wurden diese Bauten zum Gegenstand einer scharfen europäi-scher Architekturkritik. Der erste Abschnitt – "Das Eigene und das Fremde" – betrachtet die westliche Rezeption dieser europäisch-klassizistischen Bauten, die über Jahrzehnte durch ein Negativurteil bestimmt war, das sich aus der politischen Interpretation des indischen Aufstands erklärt. Der zweite Abschnitt – "Kopie und Synthese" – geht auf die Suche nach den Zusammenhängen für die positive Europarezeption in Lucknow und für die negative Kritik dieser Bauten in Europa. Es erweist sich, dass die Praxis von Architekturkopie und die Wahrnehmung europäischer Stilfor-men bei der Übernahme klassizistischer Motive in Indien deutlich anders war als das exakte und moralisch überhöhte Verständnis von Stilformen im Europa nach 1850.

Interactive Augmentation of Live Images using a HDR Stereo Camera

Adding virtual objects to real environments plays an important role in todays computer graphics: Typical examples are virtual furniture in a real room and virtual characters in real movies. For a believable appearance, consistent lighting of the virtual objects is required. We present an augmented reality system that displays virtual objects with consistent illumination and shadows in the image of a simple webcam. We use two high dynamic range video cameras with fisheye lenses permanently recording the environment illumination. A sampling algorithm selects a few bright parts in one of the wide angle images and the corresponding points in the second camera image. The 3D position can then be calculated using epipolar geometry. Finally, the selected point lights are used in a multi pass algorithm to draw the virtual object with shadows. To validate our approach, we compare the appearance and shadows of the synthetic objects with real objects.

A Physically Based Transmission Model of Rough Surfaces

Transparent and translucent objects involve both light reflection and transmission at surfaces. This paper presents a physically based transmission model of rough surface. The surface is assumed to be locally smooth, and statistical techniques is applied to calculate light transmission through a local illumination area. We have obtained an analytical expression for single scattering. The analytical model has been compared to our Monte Carlo simulations as well as to the previous simulations, and good agreements have been achieved. The presented model has potential applications for realistic rendering of transparent and translucent objects.

A Survey of Image-based Relighting Techniques

Image-based Relighting (IBRL) has recently attracted a lot of research interest for its ability to relight real objects or scenes, from novel illuminations captured in natural/synthetic environments. Complex lighting effects such as subsurface scattering, interreflection, shadowing, mesostructural self-occlusion, refraction and other relevant phenomena can be generated using IBRL. The main advantage of image-based graphics is that the rendering time is independent of scene complexity as the rendering is actually a process of manipulating image pixels, instead of simulating light transport. The goal of this paper is to provide a complete and systematic overview of the research in Imagebased Relighting. We observe that essentially all IBRL techniques can be broadly classified into three categories (Fig. 9), based on how the scene/illumination information is captured: Reflectance function-based, Basis function-based and Plenoptic function-based. We discuss the characteristics of each of these categories and their representative methods. We also discuss about the sampling density and types of light source(s), relevant issues of IBRL.

Reflectance Transfer for Material Editing and Relighting

We present a new approach to diffuse reflectance estimation for dynamic scenes. Non-parametric image statistics are used to transfer reflectance properties from a static example set to a dynamic image sequence. The approach allows diffuse reflectance estimation for surface materials with inhomogeneous appearance, such as those which commonly occur with patterned or textured clothing. Material editing is also possible by transferring edited reflectance properties. Material reflectance properties are initially estimated from static images of the subject under multiple directional illuminations using photometric stereo. The estimated reflectance together with the corresponding image under uniform ambient illumination form a prior set of reference material observations. Material reflectance properties are then estimated for video sequences of a moving person captured under uniform ambient illumination by matching the observed local image statistics to the reference observations. Results demonstrate that the transfer of reflectance properties enables estimation of the dynamic surface normals and subsequent relighting combined with material editing. This approach overcomes limitations of previous work on material transfer and relighting of dynamic scenes which was limited to surfaces with regions of homogeneous reflectance. We evaluate our approach for relighting 3D model sequences reconstructed from multiple view video. Comparison to previous model relighting demonstrates improved reproduction of detailed texture and shape dynamics.

Lithographiebasierte Fertigung keramischer Bauteile

Im Rahmen des EU-Projektes PHOCAM entwickelt das beteiligte Konsortium Anlagen und Materialien für die generative Fertigung keramischer Bauteile auf Basis der Photopolymerisation. Das Kernelement der verwendeten Fertigungsanlagen, der DLP Projektor, erzeugt mittels leistungsstarker LEDs und einem 1080p DMD (Digital Micromirror Device) Bilder mit 1920x1080 Bildpunkten und der Pixelgröße von 40µm, woraus sich die Baufeldgröße von 76,8x43,2mm ergibt. Ein hochviskoser Schlicker, bestehen aus einem gefülltem fotosensitiven Harzsystem, wird von unten durch die gläserne Materialwanne belichtet, wodurch der Schlicker lokal aushärtet (polymerisiert). Auf diese Weise entsteht der Grünling, der in schichtbauweise (Standardschichtdicke von 25-50µm) aufgebaut ist. Im nachfolgenden Sinterprozess werden die Grünlinge zu den fertigen Keramikteilen gebrannt. Als keramisches Basismaterial für den Schlicker wurde vorwiegend Aluminiumoxid in Pulverform verwendet. Mit dem entwickelten System konnten bislang Schlicker mit einem Füllgrad (Keramikanteil) bis zu 50Vol% erfolgreich verarbeitet und zu Keramikteilen mit einer theoretischen Dichte von 99,6% gesintert werden.