Material Anything：为各种3D对象生成基于物理的材料

Material Anything简介

Material Anything是由西北工业大学、上海人工智能实验室和南洋理工大学的联合研究团队开发的一种创新的全自动扩散框架，旨在为各种3D对象生成基于物理的材料。该框架通过预训练的图像扩散模型，并结合三头架构和渲染损失来提高材料生成的稳定性和质量。它能够适应不同的光照条件，并且通过信心掩码技术处理有纹理和无纹理的对象，实现从单一3D网格到高质量PBR材料的端到端生成。

Material Anything主要功能

1. 全自动材料生成：Material Anything能够全自动地为3D对象生成基于物理的材料，无需复杂的管线或特定案例的优化。
2. 适应多样光照条件：该系统能够处理不同光照条件下的3D对象，包括无光照、真实光照和非真实光照情况。
3. 统一处理多种3D对象：适用于包括无纹理、仅有反照率、生成的和扫描的3D网格等多种类型的3D对象。
4. 高质量材料输出：通过预训练的图像扩散模型和特定的架构改进，生成高质量的物理基础材料。
5. 信心掩码应用：引入信心掩码来指示不同光照条件下的确定性，增强多视图材料的一致性。
6. UV空间材料细化：通过UV空间的扩散模型完成材料的细化，包括填补孔洞和平滑接缝，确保材料图的一致性和高质量。

Material Anything技术原理

1. 预训练图像扩散模型：利用预训练的图像扩散模型，适应材料估计任务，通过三头架构和渲染损失来稳定训练并提高材料质量。
2. 三头架构：采用三头U-Net网络结构，分别生成反照率图、粗糙度-金属度图和凹凸图，确保材料图之间的一致性。
3. 渲染损失：通过可微分渲染技术，将估计的材料属性渲染成图像，并与真实渲染图像进行比较，计算感知损失，以确保材料在不同光照下表现真实。
4. 信心掩码：使用信心掩码来指示模型对光照条件的确定性，动态调整模型在不同光照条件下的行为，以适应真实和合成的光照场景。
5. 渐进式材料生成：采用基于信心掩码的渐进式材料生成策略，确保在生成新视图材料时与之前视图保持一致。
6. UV空间材料细化：将多视图材料投影到UV空间，并使用扩散模型进行细化，完成遮挡区域的材料生成和接缝平滑处理。

Material Anything应用场景

1. 视频游戏开发：为游戏中的3D模型生成逼真的物理基础材料，提升游戏画面的真实感和视觉体验。
2. 虚拟现实(VR)：在VR环境中，为虚拟对象生成高质量的材料，增强用户的沉浸感和交互体验。
3. 电影和动画制作：在电影和动画中创建逼真的3D角色和场景，提高视觉效果的质量和制作效率。
4. 产品设计可视化：帮助设计师快速生成产品原型的3D模型和材料，加速设计迭代和评审过程。
5. 建筑可视化：在建筑领域，为3D建筑模型生成详细的材料纹理，用于效果图和虚拟漫游。
6. 教育和培训模拟：在教育和专业培训中，创建具有真实材料特性的3D模型，用于模拟实际操作和教学。

Material Anything项目入口

• 项目主页：https://xhuangcv.github.io/MaterialAnything/
• GitHub代码库：https://github.com/3DTopia/MaterialAnything
• arXiv技术论文：https://arxiv.org/abs/2411.15138