Material Anything:用于为各种3D对象生成物理基础材料(PBR材料)的全新框架

西北工业大学、上海人工智能实验室和南洋理工大学的研究人员推出一个名为"Material Anything"的系统,这是一个用于为各种3D对象生成物理基础材料(PBR材料)的全新框架。该系统能够处理不同光照条件下的多样化3D网格,包括无纹理、仅有反照率、生成的和扫描的对象。

例如,你有一个3D模型,这个模型是一个没有纹理的金属球。使用"Material Anything",你可以生成这个球的物理基础材料,如反照率图、粗糙度图、金属度图和凹凸图,使得这个球在不同的光照条件下看起来都真实可信。

主要功能:

  1. 材料生成:为3D对象生成高质量的PBR材料,包括反照率、粗糙度、金属度和凹凸映射。
  2. 光照适应性:能够适应不同的光照条件,包括真实世界扫描的光照、生成的光照和无光照情况。
  3. 多视角一致性:确保从不同视角生成的材料保持一致性。

主要特点:

  1. 自动化和统一化:提供了一个全自动、统一的扩散框架,无需复杂的管线或特定案例的优化。
  2. 三重头架构:使用预训练的图像扩散模型,通过三重头架构增强,提高稳定性和材料质量。
  3. 信心掩码:引入信心掩码作为扩散模型中的动态切换器,有效处理有纹理和无纹理对象。
  4. 渐进式材料生成策略:通过信心掩码引导的材料生成,以及UV空间材料细化器,确保一致性和UV准备的材料输出。

工作原理:

"Material Anything"的核心在于两个组件:

  1. 基于图像的材料扩散估计器:利用预训练的图像扩散模型,通过三重头U-Net架构和渲染损失来适应PBR材料生成,同时使用信心掩码来处理不同光照条件下的输入。
  2. 3D对象的材料生成:通过渐进式材料生成策略和UV空间材料细化器,确保从多个视角生成的材料一致性,并进一步细化材料,以实现3D一致性和高质量的UV映射。

具体应用场景:

  1. 视频游戏和虚拟现实:为虚拟环境中的3D对象生成逼真的材料,提高视觉真实感。
  2. 电影和动画制作:快速生成高质量的3D模型材料,减少手动纹理绘制的工作量。
  3. 产品设计和可视化:允许设计师快速迭代和定制3D模型的材料,以适应不同的设计需求。
  4. 教育和培训:创建具有真实材料属性的3D模型,用于教学和模拟训练。

"Material Anything"通过其创新的架构和方法,为3D对象的材料生成提供了一个强大而灵活的工具,能够在多种应用场景中实现精确和富有创意的材料生成。

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