EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND
Základy 3D modelování a animace v CGI systémech
Cinema 4D – C4D PRAHA & EU INVESTUJEME DO VAŠÍ BUDOUCNOSTI
Mgr. David Frýbert 2013
CGI systémy Computer - generated imagery - aplikace z oblasti počítačové 3D grafiky - použití vizualizací a animací pro film, reklamu, prezentace, simulace, atd.. - viz.: - ukázka produktů www - použití systémů článek grafika.cz www 3D prezentace
WWW.OPPA.CZ
Použití ve filmu
Film Já, legenda
WWW.OPPA.CZ
Trocha historie
Výzkum 3D grafiky od 60.let v Utahu - 1968 David Evans zakládá projekt pro rozvoj počítačové grafiky - základní objevy: - techniky a algoritmy renderingu - mapování textur - stínování těles
⇒ založení významných firem na poli počítačové grafiky: Adobe Systems (1982), Pixar (1979 Graphics group, 86 Pixar) , Silicon Graphics (1982),….
=> nejslavnější model v historii počítačové grafiky „konvice z Utahu“ viz. wiki WWW.OPPA.CZ
konvice z Utahu
WWW.OPPA.CZ
Trocha historie
⇒ první grafika ve filmu: Futureworld (1976) ⇒ CGI grafika ve filmu TRON (1982) ⇒ první 3D film PIXAR – Andre and Wally (1984) ⇒ čistě programováno, 1frame = 3dny ⇒ počátky Wavefront – AliasFront – Maya (Autodesk) ⇒ Catmull Clark – základy NURB křivek
⇒ 1988 – Tin TOY - významný posun ⇒ RenderMan – pixar, 3D scan obličeje
⇒ první animovaný celovečerní film: Toy Story (1995) - Pixar WWW.OPPA.CZ
Modelování - proces tvarování a vytváření 3D modelu, který může být reprezentován několika způsoby (metodami)
hraniční reprezentace: - nejobvyklejší
reprezentace tvaru tělesa (CAD, CAM systémy – modelování, animace)
- boundary representation (B-rep)
- těleso je popsáno jako mnohostěn zcela určený svými hranicemi (stěnami, hranami, body)
metoda CSG (konstruktivní geometrie pevných těles) - projektování a CAD systémy - parametrické modelování (zadání přesných parametrů) - konstruování pomocí primitivních geometrických těles (koule, kvádr, kužel, toroid,…) - stromová struktura modelu
objemová reprezentace – sledování paprsku - množina bodových vzorků získaných např. lékařským tomografem nebo 3D scannerem WWW.OPPA.CZ
Animace - způsob vytváření zdánlivě pohybujících se věcí - z původního slova znamenající oživení
3D animace - nejde jen o definici pohybu objektů, ale i definice světla, stínů, úhlu kamery a dalších prvků, které se mění v čase
Základní metody keyframing - nejjednodušší metoda 3D animace - definice klíčových snímků a dotvoření doplňkového pohybu (přechodu)
animace kostry modelu - přirozený pohyb živých organismů - IK - navázání jednotlivých částí Další techniky: simulace fyzikálních jevů (vodní hladina, gravitace, …), WWW.OPPA.CZ motion capture (technika na zachycení reálného pohybu)
motion capture – film Pirates of the Caribbean: At World's End
WWW.OPPA.CZ
Základní pojmy POLYGON - jedna rovina z povrchu 3D modelů. - většinou představována trojúhelníkem (čtyřúhelník, N-úhelník) - skládáním takových polygonů vzniká povrchová reprezentace 3D objektu
WWW.OPPA.CZ
Základní pojmy MATERIÁL - TEXTURA - povrch objektu určující jeho různé vlastnosti. (barva, průhlednost, geometrie povrchu, textura) Technika aplikace textury - mapování, projekce: • kubická • UVW mapování • plošná,…
TEXEL - jeden barevný bod z textury VERTEX - bod v prostoru z kterého se skládají další elementy (hrany, polygony,..) WWW.OPPA.CZ
Základní pojmy Texturování – mapování textur Textura: obrázek kterým je „obalen“ objekt => bod na objektu má souřadnice X,Y,Z a navíc souřadnice UV určující umístění textury na daném místě - technika,
která umožňuje dodat realistický vzhled virtuálnímu trojrozměrnému modelu
- rastrové textury: klasický rastrový obrázek - procedurální textury/ shadery: vyjádřeny pomocí matematické funkce
Normála – normálový vektor - přímka kolmá na daný podprostor (polygon)
WWW.OPPA.CZ
Stínování – shading
drátěný model
flat shading
Gouraud shading
Phong shading
Flat shading - konstantní stínování každá plocha objektu (polygon) má konstantní barvu Gourand shading - pro každý polygon se barva vypočte v jeho vrcholech. - barvy uvnitř ploch se lineárně interpolují. Phong shading – barva se zjišťuje pro každý bod zvlášť NE jen pro vrcholy polygonu – vyhlazení povrchu WWW.OPPA.CZ
Postup tvorby modelu
WWW.OPPA.CZ
Základní pojmy Rendering – renderování • tvorba reálného obrazu na základě počítačového modelu scény a dalších informací (poloha kamery, textury, světla = Radiozita, Ray-tracing)
• rychlost provedení daných výpočtů je závislá na výkonnosti daného HW a na optimalizaci scény (množství polygonů, objektů, osvětlení,…)
WWW.OPPA.CZ
Programy pro 3D modelování a animace http://www.maxon.net/
Autodesk Maya
blender.org/
http://usa.autodesk.com
3Ds Max Studio
Autodesk Softimage
http://www.newtek.com/lightwave/
http://www.pixologic.com/ WWW.OPPA.CZ
DĚKUJI ZA POZORNOST
Mgr. David Frýbert 2013
