Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

4. Přednáška 3D

No description
by

Jan Bubenicek

on 31 October 2016

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of 4. Přednáška 3D

Prinicpy a aplikace 3D grafiky
4. přednáška

http://www.youtube.com/watch?v=z6VBHnbMIsk&list=UUegWLyW4CYzph4dYW-gYy0g&index=1&feature=plcp
Houdini
Komplexní animační balíček hojně využívaný pro filmové efekty
Houdini Apprentice – volně stažitelné pro výukové účely – omezené možnosti renderu
Houdini
http://www.pixologic.com/zbrush/features/insert-multi-mesh/
Zbrush
Zbrush
Jedná se o digitální malířský a sochařský program. Je to nejdokonalejší nástroj pro vytváření propracovaných povrchů materiálů.
Lze v něm vytvořit hi-res modely obsahující miliony polygonů.Vytvoření modelu – standard 3D sw – zdokonalení Zbrush.
Zbrush
Renderovací animační program pro tvorbu postav.
Založen na přejímání obsahu od jiných 3D SW. Plná propojenost s Maya, 3Ds max, Cinema 4D. Síťový rendering. Nativní užití formátu *.OBJ.
Poser – (od slova poseur)
LightWave 3D
Hojné využití v televizní grafice.
Herní vývoj, tištěná grafika.
Nejvíce výherců cen Emmy za vizuální efekty.
LightWave 3D
Maya
Maya
Softimage
Zaměření nástrojů na animaci obličejů.
Face Robot – profesionální řešení pro snadné a rychlé rigování a animaci velkého počtu 3D obličejů.
Obsahuje nástroje pro řízení projektu.
Softimage
3Ds max
Rychlé modelování realistických postav. Využití pro herní průmysl. Plynulé efekty. Top-quality televizní a filmové využití.
3Ds max
3D grafika – vlastní vesmír uprostřed počítačové grafiky. Využití v mnoha oborech a odvětvích.
Typy softwaru jsou mnohdy specializovány pro:
modelování,
kompletní 3D projekt,
vyladění povrchu,
animace,
kompozice,
render.
Tyto SW jsou většinou drahé a komplikované na ovládání.
3D software
Software pro 3D grafiku
část 1
Obecně je metoda založená na principu tvorby paprsku pro každý pixel ve scéně a sledování jeho cesty.
Paprsek je imaginární přímka procházející 3D prostorem – shromažďuje renderovací údaje.
Hodnoty takového paprsku světla se vypočítávají při jeho odrazech od různých povrchů (různé charakteristiky) nebo při částečném průchodu tělesem.
Nebylo by účelné trasovat všechny paprsky ve scéně, protože mnoho z nich kamery nikdy nedosáhne.
Z toho důvodu 3D SW využívají trasování opačným směrem – od kamery směrem k objektům – dochází k minimalizaci zbytečných výpočtů.
Ray tracing (Trasování paprsků)
Programování algoritmů
Matematické základy
Vykreslená scéna
Reprezentace hloubky scény ve vyrovnávací paměti
Z-buffer
Jedna z oblíbených metod vykreslování obrazu, která řeší viditelnost/neviditelnost částí povrchů. Algoritmus se nazývá Z-buffer, protože při výpočtu dochází k řazení všech objektů podle pozice Z, tedy hloubky.
Údaje o hloubce jsou zaznamenány ve vyrovnávací paměti (buffer) – k dispozici jsou při renderu – na jejich základě dochází k odstranění skrytých povrchů.
Odstranění skrytých povrchů se provádí postupně – po pixelech. Je-li objekt viditelný se určí prověřením údaje o hloubce. Je-li objekt nejblíže ke kameře, tak dojde k vykreslení.
Algoritmus pokračuje počítáním viditelnosti a s vykreslováním na základě hloubky objektů ve scéně.
Z-buffer
Normála povrchu
Linie a povrchy objektů, které nejsou viditelné z pohledu kamery je zapotřebí před renderováním odstranit.
Vyvinuto několik algoritmů pro uspořádání scény a určení toho, co je v kameře viditelné a co nikoliv. Při výpočtu renderu jsou následně: viditelné povrchy ponechány a vykresleny, neviditelné povrchy se odstraní.
Při výpočtu viditelnosti u složitějších objektů – zakřivené polygonové plochy – jsou plochy rozděleny na trojúhelníky – proces se označuje jako teselace.
Určení viditelnosti je dáno vztahem mezi natočením normály povrchu a polohou kamery.
Odstranění skrytých povrchů
Mnohdy je při renderování použitá kombinace metod – hybridní renderování.
Zkombinování např. raytracingu a radiozity pro různé části obrazu.
Rendery na nejvyšší úrovni nefungují v posloupnosti:
nastavit > renderovat > uložit.
Profesionální postupy probíhají:
nastavit > renderovat po vrstvách > kombinovat vrstvy v rámci kompozice > znovu renderovat několik vrstev > sestavit finální výstup > uložit.
Metody renderování
Render Setup – 3Ds MAX 2012
K převedení 3D modelu v drátěném zobrazení do vystínovaného obrázku lze použít velké množství renderovacích metod.
Mnohdy velmi závisí na nastavení a aplikaci nejrůznějších voleb renderování.
Některé 3D SW mají rendering jako „black box“ a vykreslují geometrická data bez možnosti voleb.
Komplexní nástroje umožňují pomocí složitých dialogových oken nastavit velké množství parametrů.
Především praktické zkušenosti s 3D tvorbou prohloubí dovednosti s nastavením renderu.
Metody renderování
Kroky procesu renderování
Celkový proces renderování je tvořen několika základními kroky bez ohledu na použitý software.
Před přistoupením k samotné rasterizaci scény je zapotřebí mít ve finální podobě: dokončené modely včetně jejich UVW map, požadované umístění kamery v souřadnicovém systému, v rámci kompozice je možná potřeba měnit polohu některých objektů, charakteristiky povrchů, včetně barvy, textury, odrazivosti, lesku a průhlednosti.
Když je geometrie nějaké scény příliš složitá, lze jednotlivé části scény renderovat odděleně. U objektům ve scéně je možné vypínat/zapínat, která světla je budou ovlivňovat, a která ne. Tyto možnosti pomáhají při osvětlování komplexních scén.
Kroky procesu renderování
Analogie – produktové foto, zátiší
Stejně jako fotograf může provádět předběžné náhledové fotky, lze v 3D programu provádět rychlé exporty bez finálního složitého nastavení (vypnuté realistické stíny, iluminace prostředí).
Ve většině 3D SW je princip rozmisťování světel založen na metodě pokus – omyl.
Principy renderování
Principy renderování
Princip tvorby digitálního obrazu předchází vymodelování veškeré 3D geometrie ve scéně.
Příprava renderu do značné míry připomíná proces profesionálního fotografa ve studiu.
Z praktického hlediska se tyto činnosti provádějí odlišnými nástroji a v jiném prostředí.
Příprava scény pro export se ovšem neomezuje jen na studiové osvětlení, ale může být také nástrojem pro simulaci světel reálného světa.
Principy renderování
Většina vizuálních charakteristik simulovaného 3D prostředí je stanovena během procesu renderování.
Tvary objektů odhaluje světlo a skrývá stín. Vhodným použitím textury lze navodit nejrůznější nálady nebo dosáhnout fotorealističnosti.
Renderování fantaskních i reálných prostředí počítačem může poskytovat stejné umělecké výsledky jako jiné techniky.
Při procesu tvorby obrazu je zapotřebí pracovat s několika základními elementy: kompozice, osvětlení, definování povrchových charakteristik.
Principy renderování
Teorie exportu,
renderování
Modelování krajiny
Systémy částic
Systémy částic – funkce sníh – 3Ds max
Systémy částic
Fraktální procedury použité
k modelování větví, listů a stromů.
Fraktální geometrie
Fraktální geometrie
Zvláště efektivní technika pro vytváření náhodných a nepravidelných tvarů.
Techniku vyvinul Benoit Mandelbrot v 70. letech [The Fractal Geometry of Nature].
Lze ji aplikovat na existující trojrozměrné sítě i ke generování úplně nových modelů.
Fraktální procedury fungují na principu rekurzivního a náhodného dělení mnohoúhelníků v objektu do mnoha nepravidelných tvarů.
Fraktální geometrie
Procedurální modelování
Procedurální modelování
Používá se při automatizaci modelování velmi složitých objektů. A při generování objektu z jeho jednoduchých komponent podle daných pravidel, závislých na parametrech.
Model stromu má:
komponenty - list, větev,
pravidla - geometrie rozvětvování,
parametry - hustota listů, max. tloušťka větve s listy apod.
Přidáním dalších pravidel pro umístění stromů, resp. různých typů stromů lze modelovat celý les apod.
Využívá se např. pro sestavování řady přírodních jevů.
Procedurální modelování
zadáním geometrického popisu – algoritmus / programovací jazyk;
poloautomaticky – pomocí 3D modelovacího softwaru;
naskenováním pomocí 3D scanneru;
automaticky – pomocí procedurálního modelování.
Způsoby vytváření 3D modelů
Procedurální modelování
Isolace – oddělní od hlavního celku přitáhne pozornost.
Kontrast - př. hejno ryb a jen jedna z nich je ostře vykreslená. Je jasné, kam divákovo oko ihned skočí.
Kromě dobře naaranžované kompozice slouží k zachycení a vedení oka tzv. záchytné body. Jsou to elementy obrazu, které některou ze svých vlastností přitahují pozornost. Může to být jejich barvou, tvarem, umístěním zkrátka něčím, co vyčnívá nad ostatní prvky.
Záchytné body
Takovéto zjednodušení je pro náš mozek velmi vítané a proto na nás podvědomě působí daleko příjemněji uklizená místnost než obývací pokoj následujícího rána po bouřivých oslavách.
Kompoziční schéma
Co do velikosti bude méně nápadný.
Nicméně, pokud je dobře umístěn, nasvětlen atp., může se stát nosným kompozičním prvkem.
Kompozice – detail
Existuje opakující se prvek.
Navozuje jasnou logiku struktury kompozice.
Velmi dobře uvozuje moment překvapení, které nastane v momentě přerušení rytmu.
Kompozice – rytmus
Jednoduše nejnápadnější část
obrazu. V našem případě
pravděpodobně největší,
co do objemu, ve srovnání
s ostatními tělesy.
Kompozice – dominanta
Kompozice
– rovnováha barvou
Křiklavé barvy samozřejmě přitahují daleko více pozornosti než ty neutrální. Proto se malý objekt syté žluté barvy vyrovná daleko většímu objektu neutrální barvy na opačném konci obrazu.
Kompozice – rovnováha barvou
Kompozice – rovnováha texturou
Rovnováha tvarem – malý komplikovaný objekt (ozubené kolo) na straně jedné a velký jednoduchý objekt na straně druhé (skleněná krychle).
Rovnováha texturou – otexturovaný objekt má větší "hmotnost" než neotexturovaný. Platí i pro kontrastní výraznou texturu oproti nekontrastnímu povrchu.
Kompozice
Rozdělení obrazu na části, kde v jedné bude malý, velmi kontrastní objekt a velká rozmazaná plocha. Obraz bude vyvážený, protože oko je více táhnuto ke kontrastním částem. Zkrátka, malý kontrastní objekt má stejnou "váhu" jako velký nekontrastní.
Kompozice – rovnováha v kontrastu
Co v případě složitějších scén?
Stále platí, že do zlatého řezu umisťujeme hlavní část obrazu, do které chceme, aby divák zaměřil svoji pozornost nejdříve.
Kompozice

rovnováha
Kompozice

rovnováha
Rovnováha prvků ve výřezu (obraze) výrazným způsobem ovlivňuje celkovou náladu scény.
Symetrická kompozice působí strnule, zatímco asymetrická tuto strnulost sice popírá, ale mnohdy působí nepříjemným dojmem – „padá“.
Kompozice

rovnováha
Jejím úkolem je „vést“ oko. Poskytuje divákovi vjem předvídatelným způsobem.
Uvádí do scény.
Snadná orientace je klíčová zejména v případě animací, kde se rychle mění pohledy kamery a střídají krátké záběry – kompoziční zručnost.
Mocným nástrojem kompozice je rozmístění světlých a tmavých ploch – světla a stínu.
Kompozice
S plánováním kompozice úzce souvisí proces koncepce. Koncepce – jak chceme vyobrazovanou scénou uchopit – může pozdvihnout řešení nad technické detaily.
Kompozice a koncepce jsou duší každé scény a animace, zatímco technické zpracování je dle tohoto příměru jejich tělem.
Kompozice
1504 - Hieronymus Bosch – Zahrada pozemských rozkoší
Kompoziční plán
Kompoziční plán
Odlišný kompoziční plán pro jednoduché zátiší vs. kompozice složité scény, která má vyprávět příběh.
Nejvýrazněji lze pozorovat kompoziční plány plné akce a příběhů např. u jednotlivých oken komiksů.
Kompozice
Nevyvratitelný fakt – ve skutečném světě jen stěží najdeme věci uspořádané v zákrytech, čisté a lesklé bez kazu.
Na druhou stranu to neznamená, že stačí jednotlivé objekty „naházet do scény bez ladu a skladu“, abychom dosáhli realistického výsledku.
Koncepce a kompozice
Grafik a přední autor knih o 3D grafice Bill Fleming:
„Reality is chaos“
P
roblematika fotorealistického zpracování scény na počítači.
Koncepce a kompozice
Koncepce &
Kompozice scény
Koncepce a kompozice scény;
Procedurální modelování;
Teorie exportu - renderování;
Software pro 3D grafiku.
Agenda
Poser
Zaměřuje se na animaci. Nástroje:
sledování pohybu,
video kompozice,
Maya nHair.
Podporuje týmovou práci.
Maya
Ray tracing neboli trasování paprsků je renderovací technika schopná tvorby fotorealistických obrazů.
Přesná metoda renderování, která počítá všechny paprsky světla ve scéně – sleduje jejich průchod scénou dokud nedosáhnou kamery.
Trasování paprsků vytváří rendery s velmi přesnými odrazy a lomy světla i s detailními texturami a stíny.
Ray tracing (Trasování paprsků)
Pracovní prostor definovaný v části věnované modelování se mění na virtuální studio. Všechny prvky scény jsou na svém místě, takže lze začít ladit umístění, intenzitu, barvu a zaměření světel.
Ve virtuálním prostředí, na rozdíl od reality, není implicitně vůbec žádné světlo.
Principy renderování
Modelování částicových systémů (Particle systems) vychází ze zavedení jednoduchých tvarů v prostoru.
Jsou definovány atributy růstu, které ovlivňují specifické chování částic – trajektorie, změna tvaru, úhel odklonu, počet větvení.
Používají se k vytváření různých přírodních materiálů a jevů, které v čase neustále mění svůj tvar a pozici: tekoucí voda, mraky, oheň, sněhová bouře.
Systémy částic
Vedení perspektivou - ubíhající řady oko spolehlivě dovedou k bodu na úběžníku.
Člověk ve scéně - pokud do scény umístíte jakoukoli humanoidní postavu, zaručeně přitáhne naši pozornost.
Tvar - nyní zařaďme rybu zpět do hejna a změňme její tvar. Opět silný magnet pro oko.
Záchytné body
Jednou ze základních myšlenek na pozadí kompozice je potřeba našeho mozku uspořádat vjemy získané zrakem. Každý objekt v reálném světě je možné zredukovat na základní geometrické tvary.
Kompoziční schéma
Rovnováhu získáte i tehdy, když umístíte větší objekt blíže ke středu obrazu, zatímco ten menší na druhé straně blíže k vnějšímu okraji.
Kompozice – rovnováha v pozici
Potřeba uspořádat prvky v obraze, který je vlastně jen ohraničeným výřezem vyobrazované reality.
Princip kompozice – to co lahodí oku – vychází z kognitivních procesů, tedy způsobu, jak vnímáme.
Nejdůležitějším orgánem je lidské oko. K zachycení pozornosti a vedení oka diváka po výjevu slouží tzv. kompoziční plán.
Kompozice
Nalezení bodu, kam umístit hlavní motiv obrazu, aby se autor vyhnul oběma nepříjemným extrémům, je otázka, kterou za nás vyřešili již staří římští architekti svým tzv. "Zlatým řezem".
Kompozice

rovnováha
?
Principy a techniky fotorealistické scény?
Způsoby dosažení kompoziční rovnováhy?
10 principů fotorealistické 3D scény:
nepořádek a chaos,
osobitost a charakter,
věrohodnost,
textury povrchů,
odlesky,
nečistoty, prach a rez,
nedostatky,
poškrábání,
zkosené hrany,
hloubka materiálů.
Reality is chaos

Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Photo-Realistic Render; Image Credit: Graphic Mania
Slouží k vytváření odlesků materiálů!!!
http://download.autodesk.com/us/3dsmax/skillmovies/index.html?movie=getstarted&lang=en&auto
Full transcript