Procedurally generated noise textures play a key part in the world of computer graphics. However, their computation is very time consuming. Generating noise for rendering of photo-realistic scenes may require large amount of hardware resources. Efficient use of these resources is beneficial in the trend of ever-increasing amount of details in the rendered scenes. In this thesis we develop a series of optimized algorithms for the popular Improved Perlin noise and the new Gabor noise. We will employ SIMD features of the modern generation of general purpose processors to achieve efficient use of hardware resources. These algorithms will be integrated into the MentalRay ray-tracing rendering engine and their effectiveness demonstrated in various scenes. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Existem milhares de espécies de serpentes no mundo, muitas com padrões distintos e intricados. Esta diversidade se torna um problema para usuários que precisam criar texturas de pele de serpente para aplicar em modelos 3D, pois a dificuldade em criar estes padrões complexos é considerável. Nós primeiramente propomos uma categorização de padrões de pele de serpentes levando em conta suas características visuais. Então apresentamos um modelo procedural capaz de sintetizar uma vasta gama de textura de padrões de pele de serpentes. O modelo usa processamento de imagem simples (tal como sintetizar bolinhas e listras) bem como autômatos celulares e geradores de ruído para criar texturas realistas para usar em renderizadores modernos. Nossos resultados mostram boa similaridade visual com pele de serpentes reais. As texturas resultantes podem ser usadas não apenas em computação gráfica, mas também em educação sobre serpentes e suas características visuais. Nós também realizamos testes com usuários para avaliar a usabilidade de nossa ferramenta. O escore da Escala de Usabilidade do Sistema foi de 85:8, sugerindo uma ferramenta de texturização altamente efetiva. / There are thousands of snake species in the world, many with intricate and distinct skin patterns. This diversity becomes a problem for users who need to create snake skin textures to apply on 3D models, as the difficulty for creating such complex patterns is considerable. We first propose a categorization of snake skin patterns considering their visual characteristics. We then present a procedural model capable of synthesizing a wide range of texture skin patterns from snakes. The model uses simple image processing (such as synthesizing spots and stripes) as well as cellular automata and noise generators to create realistic textures for use in a modern renderer. Our results show good visual similarity with real skin found in snakes. The resulting textures can be used not only for computer graphics texturing, but also in education about snakes and their visual characteristics. We have also performed a user study to assess the usability of our tool. The score from the System Usability Scale was 85:8, suggesting a highly effective texturing tool.

Existem milhares de espécies de serpentes no mundo, muitas com padrões distintos e intricados. Esta diversidade se torna um problema para usuários que precisam criar texturas de pele de serpente para aplicar em modelos 3D, pois a dificuldade em criar estes padrões complexos é considerável. Nós primeiramente propomos uma categorização de padrões de pele de serpentes levando em conta suas características visuais. Então apresentamos um modelo procedural capaz de sintetizar uma vasta gama de textura de padrões de pele de serpentes. O modelo usa processamento de imagem simples (tal como sintetizar bolinhas e listras) bem como autômatos celulares e geradores de ruído para criar texturas realistas para usar em renderizadores modernos. Nossos resultados mostram boa similaridade visual com pele de serpentes reais. As texturas resultantes podem ser usadas não apenas em computação gráfica, mas também em educação sobre serpentes e suas características visuais. Nós também realizamos testes com usuários para avaliar a usabilidade de nossa ferramenta. O escore da Escala de Usabilidade do Sistema foi de 85:8, sugerindo uma ferramenta de texturização altamente efetiva. / There are thousands of snake species in the world, many with intricate and distinct skin patterns. This diversity becomes a problem for users who need to create snake skin textures to apply on 3D models, as the difficulty for creating such complex patterns is considerable. We first propose a categorization of snake skin patterns considering their visual characteristics. We then present a procedural model capable of synthesizing a wide range of texture skin patterns from snakes. The model uses simple image processing (such as synthesizing spots and stripes) as well as cellular automata and noise generators to create realistic textures for use in a modern renderer. Our results show good visual similarity with real skin found in snakes. The resulting textures can be used not only for computer graphics texturing, but also in education about snakes and their visual characteristics. We have also performed a user study to assess the usability of our tool. The score from the System Usability Scale was 85:8, suggesting a highly effective texturing tool.

Existem milhares de espécies de serpentes no mundo, muitas com padrões distintos e intricados. Esta diversidade se torna um problema para usuários que precisam criar texturas de pele de serpente para aplicar em modelos 3D, pois a dificuldade em criar estes padrões complexos é considerável. Nós primeiramente propomos uma categorização de padrões de pele de serpentes levando em conta suas características visuais. Então apresentamos um modelo procedural capaz de sintetizar uma vasta gama de textura de padrões de pele de serpentes. O modelo usa processamento de imagem simples (tal como sintetizar bolinhas e listras) bem como autômatos celulares e geradores de ruído para criar texturas realistas para usar em renderizadores modernos. Nossos resultados mostram boa similaridade visual com pele de serpentes reais. As texturas resultantes podem ser usadas não apenas em computação gráfica, mas também em educação sobre serpentes e suas características visuais. Nós também realizamos testes com usuários para avaliar a usabilidade de nossa ferramenta. O escore da Escala de Usabilidade do Sistema foi de 85:8, sugerindo uma ferramenta de texturização altamente efetiva. / There are thousands of snake species in the world, many with intricate and distinct skin patterns. This diversity becomes a problem for users who need to create snake skin textures to apply on 3D models, as the difficulty for creating such complex patterns is considerable. We first propose a categorization of snake skin patterns considering their visual characteristics. We then present a procedural model capable of synthesizing a wide range of texture skin patterns from snakes. The model uses simple image processing (such as synthesizing spots and stripes) as well as cellular automata and noise generators to create realistic textures for use in a modern renderer. Our results show good visual similarity with real skin found in snakes. The resulting textures can be used not only for computer graphics texturing, but also in education about snakes and their visual characteristics. We have also performed a user study to assess the usability of our tool. The score from the System Usability Scale was 85:8, suggesting a highly effective texturing tool.

La synthèse de textures est une technique qui génère une texture automatiquement grâce à un algorithme. Cette technique permet de réduire le temps de création des textures et le coût mémoire étant donné que seuls les algorithmes et leurs paramètres ont besoin d'être stockés. Cependant, des difficultés sont souvent rencontrées lors de l'utilisation des textures synthétisées. D'abord, les paramètres de ces textures sont difficiles à manipuler. Ensuite, l'algorithme de synthèse génère souvent les textures sous forme de tableaux de pixels nécessitant beaucoup de mémoire. Pour aborder ces difficultés, nous proposons les approches suivantes : pour améliorer la visualisation de l'espace des textures synthétisées, nous proposons de construire un résumé de cet espace: une seule image statique qui résume, dans un espace limité de pixels, les apparences produites par un synthétiseur donné. De plus, pour améliorer la sélection de paramètres, nous augmentons les curseurs qui contrôlent les paramètres avec des bandes visuelles révélant les changements qui se produisent quand l'utilisateur manipule les curseurs. Pour permettre à l'utilisateur d'interagir de manière interactive avec les résumés visuels, nous nous reposons sur un algorithme de synthèse par patch permettant de générer les textures de façon rapide grâce à une implémentation parallèle sur le processeur graphique. Au lieu de générer le résultat de ce synthétiseur sous forme d'un tableau de pixels, nous représentons le résultat dans une structure compacte et nous utilisons une méthode rapide permettant de lire des pixels directement à partir de cette structure / Texture synthesis is a technique that algorithmically generates textures at rendering time. The automatic synthesis reduces authoring time and memory requirements since only the algorithm and its parameters need to be stored or transferred. However, two difficulties often arise when using texture synthesis: First, the visualization and parameters selection of synthesized textures are difficult. Second, most synthesizers generate textures in a bitmap format leading to high memory usage. To address these difficulties we propose the following approaches: First, to improve the visualization of synthesized textures we propose the idea of a procedural texture preview: A single static image summarizing in a limited pixel space the appearances produced by a given synthesizer. The main challenge is to ensure that most appearances are visible, are allotted a similar pixel area, and are ordered in a smooth manner throughout the preview. Furthermore, to improve parameters selection we augment sliders controlling parameters with visual previews revealing the changes that will be introduced upon manipulation. Second, to allow user interactions with these visual previews we rely on a fast patch-based synthesizer. This synthesizer achieves a high degree of parallelism and is implemented entirely on the GPU. Finally, rather than generating the output of the synthesizer as a bitmap texture we encode the result in a compact representation and allow to decoding texels from this representation during rendering