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Fenômenos Naturais Soraia Raupp Musse

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Fenômenos Naturais

Soraia Raupp Musse

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Padrões da naturezaPlantas - Paper Dr. P

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1 nervura – 1 auxina

1 nervura – 3 auxinas

1 nervura – 1 auxina

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Generation of Cartoon 2D

Cracks Based on Leaf

Venation Patterns

Julia M. Colleoni Couto, Tiago

Marcelino, Henry Braun, Diogo Strube

de Lima, Soraia Raupp Musse

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Introdução

� Criação de cracks usando Dr.Pi

� Cracks para games

� Customizar o local do tiro para iniciar� Customizar o local do tiro para iniciar

os cracks

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Parâmetros

� kill distance: responsible for defining the threshold

distance from crack node to markers that should be

removed (default value is equal to 0.01).

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Parâmetros

� D: distance from a crack node to create another node

(default value is equal to 0.1). Depending on the used

value, crack segment generated between two crack

nodes are smaller, for small D, or larger for large Dnodes are smaller, for small D, or larger for large D

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Parâmetros

� Num_interaction

� Line_grid/col_grid

� Crack_radius� Crack_radius

� Line_growth

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Parâmetros

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Parâmetros

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Modeling and

Rendering of

Individual Feathers

Cristiano Franco

Marcelo Walter

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Introduction

� Modeling of Natural phenomena

� Development of this research area follows the

complexity of nature

� Mineral kingdom

� Vegetable kingdom

� Animal kingdom

� Challenges: humans and animals

� Modeling of birds and feathers

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Previous Work

� Few works in this area

� The first one: Dai et al. in 1995

� They model the structure of the feathers as line

segments branching from a main structure

� Overall structure is controlled by functions acting � Overall structure is controlled by functions acting

on the parameters

� Main objective was generate textures based on

dynamical systems

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Previous Work

� Recently, two works were developed

� Chen et al.

� Feathers are modeled with L-Systems

� Approach to cover a bird with the feathers generated by the user

� Streit and Heidrich� Streit and Heidrich� Feathers are modeled with Bézier curves, as in our case

� User specify key barbs from which the other barbs are derived by interpolation

� Definition of key barbs can be a time consuming and boring task to the user

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Feather Basics

�Model based on real feathers

�Feathers are a type of branching structure

�Main parts�Main parts� Rachis

� Barbs

� Barbules

� Vanes

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The Proposed Model

Parameter Range Values Description

� The model has a biological motivation

� Besides biological-based parameters, we have others

created in order to facilitate the process of building

feathers

Process of modeling:

Nb [0,5000] Number of Barbs

Fpv [0,1] Variation on length of barbs

Fb [0,1] Variation on form of barbs

Sv T v F Symmetry of Vanes

Uf T v F Uniformity of barbs (form)

Uc T v F Uniformity of barbs (length)

Is [0,1] Start of second segment

1. The user defines a cubic Bézier, which represents the rachis

2. Then, the user defines 2 Bézier curves with 5 control points, that defines the boundaries of the structure

3. After that, the user manipulates the parameters in order to build in realtime a feather like he wishes

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The Proposed Model

� For each barb, four control points

� Initial condition, P0 and P1 in the

rachis and P2 and P3 in the limit of

the vane

The procedure will move points P� The procedure will move points P1

and P2 away from their initial

position, according to parameters

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Rendering� The rendering phase can be done in three ways:

� We can render the feather in a non-realistic way (a)

� We can render the feather with texture, taken from a

real feather or generated artificially, using OpenGL

� We can build a .pov file and render it using the ray-

tracer POV-Ray (b) (not in the paper)

(a) Non-realistic rendering (b) POV-Ray

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Results - Hawk Feather

Segment Nb Fpv Fb Sv Uf Uc Is

Superior 250 0.03 0.3 T T F 0.2

Inferior 50 0.2 0.3 F F F

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Results - Blue Feather

Segment Nb Fpv Fb Sv Uf Uc Is

Superior 250 0.1 0.4 T T F 0.2

Inferior 50 0.01 0.2 F T F

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Results – Artistic Peacock

Segment Nb Fpv Fb Sv Uf Uc Is

Superior 400 0.2 0.4 T T F 0.4

Inferior 200 0.4 0.6 F F F

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Conclusions

� Our system allows a great deal of user control

� The set o parameters allows to create several

types of featherstypes of feathers

� Future works include an investigation of an

illumination model targeted to feathers

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Integration of

Complex Shapes

and Natural

Patterns

Marcelo Walter

Dept. of Computer Science

The University of British Columbia

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Overall Goal

� Development of an integrated scheme for generating rich visual details for natural objectsnatural objects

� Domain: Patterned Animals

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The Problem

� Integration of the visual and shapeelements of an object

� Usual method is to model shape, then add � Usual method is to model shape, then add

pattern

� Usually done with texture mapping

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=

Example of Texture Mapping

=

+

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Strategy

1 - Develop a method to generate patterns found in mammalian coats, especially giraffes and big catsgiraffes and big cats

2 - Controlled transformation of a shape

3 - Integration of the two

� “Inspired” by Nature itself

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Pattern Formation “in place”

GrowthGrowth

+

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Overview of the Model

� Cells are modelled as points

� Types of cells characterized by:

� Division rates, adhesion, colour, initial

probability, mutation probability

� Type: randomly or manually determined

� Cell size: relaxation procedure to keep min distance between points

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Parameters and their roles

� Division rate: absolute and relative numbers of cells of each type

� Colour: colour� Colour: colour

� Adhesion: tendency of cells to stay together

� Anisotropy: tendency of cells to move in a preferred direction

� Probabilities: distribution of types of cells

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Illustration

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Giraffe Patterns (Reticulata)

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Giraffe Patterns (Tippelskirschi)

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Spotted Patterns

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Rosette

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Anisotropic Patterns

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Other Big Cats (Ocelot)

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Assessing the results

� Qualitative (looks good)

� Quantitative

� Many patterns have Voronoi diagrams as

basis

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Metric: Geometric Construction

True Voronoi cell

Approximate Voronoi cell

Measure is sum of squared distances

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Assessing the patterns

Real Giraffe M =1.43% Computed M=0.896%

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Resultados Resultados -- NuvensNuvens

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Resultados Resultados -- CéusCéus

Cirrus – Render Cirrus - Natureza

Utiliza 15 sementes e 50 billboards

Nimbus – Render Nimbus - Natureza

200 nuvens - 20 FPS - 10 Modelos Bases

Nuvens de Chuva – Render Nuvens de Chuva - Natureza

1000 nuvens - 10 FPS - 10 Modelos Bases

Fractostratus – Render Fractostratus - Natureza

100 nuvens - 30 FPS

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Vídeo

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2 - Controlled Shape Transformation

� Set of primitives

defines a hierarchical

structure. Ancestry is

defined by the user

Body

Neck Upper Leg Tail

Head Middle Leg

Lower Leg

� Overlap of primitives

guarantees continuity

and smoothness

� Primitives are cylinders

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Controlled Shape Transformation

� Set of features drives the transformationtransformation

� Position and size of features match real measurements

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Example - Quarter Horse

� 9 real measurements (3 legs, 2 body, 2 neck, 2 head) and 2 fake ones (tail)

9 ages: 0, 3, 6, 12, 18, 24, 36, 48, and � 9 ages: 0, 3, 6, 12, 18, 24, 36, 48, and 60 months

� Polygonal model with 674 vertices and 863 faces

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Original and Quarter Horse

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Applying Growth

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3 - Integration

� Simulate the CM model directly on the surface of geometrical models

Generate pattern on a fixed geometry� Generate pattern on a fixed geometry

� Change geometry and keep pattern

� Develop pattern on a changing geometry

� Compute splitting rates from growth information

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From 2D to 3D

� Distribution of random points on the surface

Relaxation and computation of the � Relaxation and computation of the Voronoi on the surface

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Pattern on the Surface

Pattern

on the

surface

Cell’s

centers

Voronoi

borders

Cell’s

centers

and

borders

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Pattern on a fixed geometry

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Change geometry and keep pattern

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Develop pattern on a changing geometry

85 days into gestation