16、3D 表面纹理生成技术全解析

3D 表面纹理生成技术全解析

1. 3D 视频纹理生成概述

在 3D 视频制作中，由于计算模型的复杂性以及信息的有限性，无法直接从多视角视频数据解决 3D 视频制作问题。因此，通常采用三步解决方案：3D 形状重建、表面纹理生成和光照环境估计，同时引入一些假设来克服复杂性并弥补输入数据的不完整性。

首先，在假设均匀定向照明和朗伯物体表面的情况下，从多视角视频数据生成一系列 3D 网格。接着，基于观察到的多视角视频数据，为 3D 网格数据序列计算表面纹理模式。关于 3D 网格数据有以下基本假设：
- 即使场景中有多个物体，形状重建和纹理生成过程也能正常工作，但相互遮挡会影响 3D 视频质量。为简化起见，假设场景中只有一个 3D 物体，且纹理生成过程需处理自遮挡问题。
- 假设 3D 网格数据是逐帧独立重建的，即 3D 网格结构（顶点数量及其连接关系）会随帧变化，连续帧的网格数据之间没有明确对应关系。

在这些假设下，纹理生成问题可定义为从一组多视角视频帧生成 3D 网格帧的表面纹理问题。纹理生成的计算模型通过引入虚拟相机来实现视图相关的纹理生成，可渲染具有非朗伯反射特性的物体表面纹理，模拟复杂的光场现象。

2. 纹理生成相关方法对比

• 纹理绘制（Texture Painting） ：在 3D 计算机图形动画中，艺术家手动设计静态物体的 3D 网格数据和表面纹理模式。为使物体动画化，通过重新定位运动捕捉数据和/或手动设计运动来生成动态的 3D 网格数据序列。由于设计的表面纹理模式指定了通用表面特性，可在指定光照环境下渲染 3D 视觉内容。该过程中所有计算所需信息都已给定，性能