INHOUDSOPGAVE
Inleiding Geschiedenis
- 3D-film
Pag. 3 Pag. 4, 5 en 6 pag 4
- Digitaal 3D ontwerp pag 5 en 6
Werking Toekomst Concept
Pag. 7, 8 Pag. 9 Pag. 10
INLEIDING
Wij hebben van school de opdracht gekregen om bezig te gaan met het project Conceptipedia. Dit project gaat over het zoeken naar het concept achter het door ons gekozen onderwerp, in ons geval 3D ontwerp. In dit project moeten wij de kennis die wij in het vorige kwartiel hebben opgedaan gebruiken. Hierdoor kunnen wij onze kennis hierover verder ontwikkelen. Voor dit project moeten wij verschillende taken uitvoeren. Elk van deze taken staat in verband met een van de vakken die wij in het vorige kwartiel hebben behandeld. Uiteindelijke leiden deze opdrachten tot het antwoord op de onderzoeksvraag. Alle opdrachten gaan over het gekozen onderwerp, 3D ontwerp.
De onderzoeksvraag die wij onszelf stellen is: “Wat is het concept achter 3D ontwerp?”. In het kort is hierop het antwoord: “Als iets 3D ofwel driedimensionaal is geeft dat aan dat het drie meetkundige dimensies heeft: lengte, hoogte en diepte. Wanneer iets 2D is heeft het alleen een lengte en een hoogte. Het concept achter 3Dontwerp is dus: Het toevoegen van diepte aan een bepaald beeld.” Deze vraag en het antwoord zullen wij verder uitwerken met een grote diepgang in ons verslag.
GESCHIEDENIS
3D ontwerp is op verschillende manieren te interpreteren. Bij films houdt 3D in dat het net lijkt alsof de beelden uit het scherm komen. Tekeningen of schilderijen kunnen als 3D worden gezien wanneer er diepte aanwezig is in het beeld. Diepte wordt vaak gecreëerd met behulp van perspectief. Wanneer je naar een tekening of schilderij kijkt waarbij diepte is geschilderd, krijg je het gevoel alsof je in het kunstwerk kan kijken. Dit is uiteraard een illusie. Maar als we kijken naar het huidige 3D ontwerpen, hebben we het over digitaal 3D ontwerpen, op de computer. Tegenwoordig wordt er bij heel veel games en films gebruik gemaakt van 3D animaties. Ook wordt er bij films gebruik gemaakt van de 3D effecten. Je kan tegenwoordig TV’s kopen die 3D-beeld weergeven met behulp van 3D beeld. Maar hoe is dit allemaal ontstaan?
3D-film.
Al aan het begin van de fotografie, meer dan een eeuw geleden, waren er de eerste 3D-afbeeldingen. In 1844 werd de stereoscoop uitgevonden door de Schotse uitvinder David Brewster. Dit apparaat kon fotografische afbeeldingen opnemen in 3D. De stereoscoop is later nog verbeterd door Louis Jules Duboscq. De stereoscoop is de eerste versie van de 3D bril van nu. In 1855 werd er een speciale camera uitgevonden. De Stereo Animatie Camera, ook wel Kinematoscoop genoemd. De eerste anaglyph film is geproduceerd in 1915. Deze film werd in 1922 aan het publiek vertoond. Anaglyph is één van de eerste 3D film methodes.
Hier wordt gebruik gemaakt van twee beelden die worden afgedrukt in rood en cyaan, vroeger was dit rood en groen. Deze beelden werden bekeken met een bril met overeenkomende kleurenfilters, waardoor het oog dat door het rode filter kijkt alleen het rode beeld ziet en het andere oog dat door het cyaan filter kijkt alleen het cyaan gekleurde beeld ziet. Deze methode is ideaal vergeleken met de stereoscoop, aangezien je hierbij grote beelden kon bekijken, waarbij de twee beelden over elkaar heen werden geprojecteerd (of afgedrukt). In 1935 werd de eerste kleuren 3D-film gemaakt. De 3D-films die destijds zijn gemaakt, waren nooit echt een succes en het draaide er meer om dat het in 3D was. Dit in plaats van een goede film met als extra dat het in 3D is, zoals wij vandaag de dag kennen. De eerste succesfilms werden geschoten tussen 1973 en 1985, zoals “Jaws 3D” en “Friday the 13th – Part 3”. Ondanks het succes van deze films bleef 3D uit en ‘verdween het opnieuw uit zicht’. In 1986 werd er de Imax 3D format uitgevonden. De Imax 3D gebruikt twee cameralenzen die 64 mm (de gemiddelde afstand tussen de ogen van de mens) van elkaar verwijderd staan. Om 3D te kunnen waarnemen heb je dan ook twee ogen nodig. Imax 3D projecteert twee beelden tegelijk. Tegenwoordig zijn er dus meerdere methodes om een film in 3D te kijken. De meest gebruikte 3D technologie in bioscopen is de technologie van RealD 3D. Hierbij wordt gebruik gemaakt van elektromagnetische polarisatie.
GESCHIEDENIS
Digitaal 3D ontwerpen.
Het maken van 3D ontwerpen gaat niet ver terug in de tijd. Zo kwam ‘SketchUp’, een van de meest bekende 3D-ontwerpprogramma’s voor het allereerst uit in 2000. 3D-ontwerpprogramma’s worden ook wel CAD-programma’s genoemd. CAD staat voor: “Computer-aided design”. In het Nederlands is dat: “computergesteund ontwerpen”, oftewel met behulp van computer software tekenen en/of ontwerpen.
Voor SketchUp waren er al andere 3D-ontwerpprogramma’s. SketchUp is vergeleken met deze ontwerpprogramma’s simpel. Voor de oudere 3D-ontwerpprogramma’s moest je vaak een lastige cursus volgen. Één van de eerste CAD-programma’s is ‘AutoCAD’. AutoCAD kwam voor het eerst op de markt in 1982 en bestaat vandaag de dag nog steeds. Daarna zijn er nog tientallen CAD-programma’s gemaakt die bekend zijn geworden. Zoals ‘MiniCAD’ die in 1985 op de markt kwam en nu bekend staat onder de naam ‘VectorWorks’. Zo kan je blijven doorgaan met het opsommen van bedrijven die CAD-programma’s hebben gemaakt. Zo is SketchUp oorspronkelijk verzonnen en gemaakt door het bedrijf @Last Software, maar uiteindelijk overgekocht in 2006 door Google. Hoogstwaarschijnlijk is SketchUp het meest gebruikte 3D programma dat er is. Het is simpel te gebruiken (maar heeft wel veel mogelijkheden) en het is gratis.
GESCHIEDeNIS
Autodesk Maya is net als SketchUp overgekocht door Autodesk in 2005. Maya word hiervoor geproduceerd door het bedrijf Alias. Maya is een wat ingewikkelder programma vergeleken met SketchUp. Maya is gebruikt voor heel wat bekende producties. Denkend aan bijvoorbeeld het meest gespeelde spel ‘World of Warcraft’, de film ‘Avatar’ en ‘The Lord of the Rings-triologie’. Het meest bekende CAD-programma dat in Nederland is ontwikkeld was ‘Blender’. Blender is een opensourceprogramma. Doordat het een afwijkende bediening had behoorde het niet tot een van de meest bekende programma’s, maar het heeft wel een trouwe groep van gebruikers. Met Blender zijn meerdere filmprojecten gemaakt. De eerste film die volledig met de computer gemaakt was en alleen uit 3D-ontwerpen bestond, was Pixar’s Toy Story uit 1995. Dit was ook de eerste animatiefilm die in aanmerking kwam voor een Oscar. Toy Story was niet de eerste film die 3D-technieken op het witte doek liet verschijnen.
Dertien jaar eerder, in 1982, bracht Disney namelijk al de speelfilm Tron uit. Hierin speelden ‘echte’ acteurs, maar deze kwamen in een virtuele wereld terecht die volledig met de computer geanimeerd was. Voor die tijd was het een revolutionaire stap, want figuren opgebouwd uit polygonen en textures waren toen nog enkel te vinden in korte filmpjes en bedrijven als Pixar moesten nog opgericht worden, maar dankzij Tron kon het grote publiek er al kennis mee maken. De eerste band die 3D-ontwerpen in hun videoclip toevoegden waren de Dire Straits met hun nummer “Money is for Nothing”.
WERKING
Werking
De grote vraag voor de werking van 3D ontwerp is: “Hoe werkt 3D ontwerpen?” 3D ontwerpen gaat in verschillende stappen. Deze stappen zijn soms ook weer verschillend in verschillende vakgebieden. Denk eens bijvoorbeeld aan 3D ontwerp voor een game of 3D ontwerp voor architectuur. Dit zijn twee compleet verschillende vakgebieden, waar dan ook vaak andere software wordt gebruikt en de stappen van weinig tot veel verschil kunnen hebben. - De eerste stap die je maakt als 3D ontwerper is het maken van een concept. Een concept is een idee en doel achter een product of dienst. Dit houdt dus in dat je een idee creëert voor je ontwerp. - Dit wordt altijd gedaan met behulp van 2D ontwerpen. Zo maak je bijvoorbeeld voor een game of animatiefilm concept art. Concept art draait om het visualiseren van je ideeën. Je tekent dus het concept voor je product. Dit zou dus een karakter kunnen zijn, maar ook de wereld waarin hij leeft. Zelfs als je het wapen dat hij vast heeft uitwerkt is dit concept art. Dit noemen we prop’s, wat staat voor properties, wat in het Nederlands in deze context accessoires betekend. In de architectuur word het maken van concept art vervangen door het maken van bouwschetsen. Het maken van concept art en bouwschetsen e.d. is de tweede stap.
Heel vaak worden er ook 3D modellen geboetseerd van bijvoorbeeld de getekende karakters. Dit kan worden gezien als de derde stap, maar aangezien het nog onderdeel is van concept art zien we dit nog als de tweede stap. - Tijdens de derde stap ga je aan de slag op de computer en begin je met je 3D ontwerp. Je begint met het maken van je figuur. Dit doe je met behulp van polygonen. Een polygoon is een plat figuur met hoeken. Zo kan een polygoon een vierkant zijn, maar ook een driehoek of een pentagon. In het kort is een polygoon altijd dus een geometrisch figuur. Polygoon is een Grieks woord en betekent letterlijk ‘veelhoek’. Met behulp van duizenden van deze polygonen kunnen 3D ontwerpen tot leven worden getoverd.
Hier zie je hoe polygonen er uit zien.
WERKING
- De vierde stap is de stap waarbij een ‘texture’ (textuur in het Nederlands) over de polygonen wordt gelegd. Wanneer je een 3D model volledig in polygonen in elkaar hebt gezet, kan je hem als het ware inkleuren. Dit kan met plaatjes. Gehele patronen kan je over de polygonen leggen, om je ontwerp nog levendiger te maken. - De vijfde en op één na laatste stap is het shaden. Je hebt drie typen ‘shaders’, de vertex shader, de geometry shader en de pixel shader. Vertex betekent uiterste punt. De vertex shader berekent dus wat de 3D-coördinaten zijn van de uiterste punten van de polygonen en maakt er een 2D punt van op het beeldscherm. Deze shader kan enkel effecten zoals positie, kleur en textuur berekenen en toepassen.
Een voorbeeld van textuur op 3D bollen.
De geometry shader word meestal gebruikt als vervolg op de vertex shader. Deze shader zorgt ervoor dat de punten vloeiend in elkaar overlopen. Een bol met weinig vertexpunten verschijnt door deze shader alsnog vloeiend, en veranderd dus in een mooi goed overlopende ronde bol, in plaats van hoekig. De pixel shader zorgt voor de ‘finishing touch’, dus voor bijvoorbeeld licht effecten. - De allerlaatste stap voor het maken van een mooi 3D ontwerp is ‘rendering’. Rendering houdt in dat je 3D-scene vol polygonen naar een plat beeld omgezet dat wij als een beeld waarnemen. Er zijn verschillende technieken voor renderen om een zeer realistische of kunstzinnige weergave te kunnen maken. Renderen kan enkele seconden duren, maar ook dagen. Dit is afhankelijk van welke techniek je gebruikt. Er zijn vier veelgebruikte rendertechnieken, namelijk: ‘Wireframe rendering’, ‘Scanline rendering’, ‘Ray tracing’ en ‘Radiosity’. Wireframe rendering wordt voornamelijk gebruikt voor bouwtekeningen. Scanline rendering werd veel gebruikt in oude pc-games en is een prima alternatief voor thuisgebruikers. Ray tracing wordt veelal gebruikt door ervaren 3D-ontwerpers en door de film en game industrie. Radiosity wordt meestal gebruikt in combinatie met raytracing. Bepaalde onderdelen van een scène die er niet superrealistisch uit hoeft te zien kan met radiosity snel berekend worden.
TOEKOMST
Toekomst
Natuurlijk zullen wij in de toekomst 3D nog heel vaak tegenkomen. 3D ontwerp heeft zich in de afgelopen jaren heel erg ontwikkeld. Interaction design van software is beter geworden, de mogelijkheden zijn groter en het gebruik van de software is gegroeid. Ook de vraag naar 3D ontwerpers wordt groter. Games en Animatiefilms waarin het gebruik van 3D ontwerp onmisbaar is, worden telkens meer gemaakt. Vandaag de dag kan je geen TV meer kijken zonder een reclame waarin de trailer van een nieuwe game te zien valt. Wij zijn ervan overtuigd dat dit de komende jaren enorm gaat groeien en dat de vraag naar 3D ontwerpers alleen maar groter en groter zal worden. Ook de 3D-film heeft de laatste paar jaren een enorme ontwikkeling doorgemaakt en is nog steeds verder aan het ontwikkelen. In de toekomst zullen wij nog realistischere beelden om onze oren heen zien vliegen. Dit niet alleen in de bioscoop, maar ook thuis. Tegenwoordig zie je al TV’s in woonkamers staan waarmee je met een 3D-brilletje 3D-films kan bekijken. Maar dit zal in de toekomst niet meer bijzonder zijn. Sterker nog, dat is het nu al bijna niet meer. Wij zien een toekomst voor ons waarbij een scherm voor je neus staat waaruit beelden tevoorschijn komen die je woonkamer doorvliegen, en dit zonder een 3D-bril.
Kogels zullen ook langs je oren vliegen in de toekomstige gamewereld en je zult zelfs door levels heen kunnen lopen met behulp van de toekomstige technologie. Binnen nu en 10 jaar zullen de eerste 3D games ook op de markt verschijnen. Nu hebben we het alleen nog gehad over het entertainment dat in de toekomst wordt gecreëerd met behulp van 3D ontwerp, maar 3D ontwerp kan ook worden gebruikt voor zeer functionele doeleinden. In architectenbureaus, educatie en de medische zorg zal het gebruik van 3D ontwerp alsmaar groeien. In plaats van leren uit boeken met plaatjes erin, zoals nu het geval is, zullen toekomstige generaties leren met behulp van bijvoorbeeld een Ipad of gewoon computers waarin 3D ontwerp essentieel is. Die dure pop die vorig jaar in het biologie lokaal stond wordt vervangen door prachtige 3D animaties die kunnen worden getoond met behulp van beamers. Waarschijnlijk zal de technologie zo ontwikkelen waardoor je in de toekomst om volledige 3D animaties in 3D heen kunt lopen. 3D ontwerp heeft in ieder geval een veelbelovend toekomst voor zich liggen.
CONCEPT
Concept
Zoals in de inleiding al werd gezegd zouden wij dieper in gaan op het concept achter 3D ontwerp. In het kort was hierop het antwoord: “Als iets 3D ofwel driedimensionaal is geeft dat aan dat het drie meetkundige dimensies heeft: lengte, hoogte en diepte. Wanneer iets 2D is heeft het alleen een lengte en een hoogte. Het concept achter 3D-ontwerp is dus: Het toevoegen van diepte aan een bepaald beeld.” Nu we verder op het onderwerp “3D ontwerp” zijn ingegaan kunnen we deze vraag ook uitgebreider beantwoorden. 3D ontwerp is er dus om diepte aan te brengen in een bepaald beeld, maar 3D word op verschillende manieren toegepast. Een film kan in 3D worden getoond. In dat geval zal het beeld naar voren komen. Het lijkt dan net alsof figuren uit het beeld komen. 3D ontwerpen met programma’s als Maya of SketchUp is weer heel iets anders. Bij het ontwerpen op de computer zal je niet het zelfde effect krijgen als bij een film. Het doel van 3D ontwerp op de computer is om een bepaald figuur van verschillende kanten te kunnen bekijken.
Ook op architectonisch gebied is 3D bijna onmisbaar geworden. Er wordt ontzettend veel gebruik gemaakt van programma’s waarin gebouwen kunnen worden gevisualiseerd in 3D. Denk aan SketchUp. Hierdoor is het nog gemakkelijker om juiste verhoudingen te creëeren en constructies te bekijken. Alles om ons heen is 3D. De wereld is het beste voorbeeld van 3D. Je kunt alle objecten en figuren van verschillende kanten bekijken. Het doel van 3D ontwerpers is dus ook dit effect te creëren. Er wordt de afgelopen jaren steeds meer gebruik gemaakt van 3D ontwerp, ook omdat de techniek dat steeds meer toelaat. In de toekomst zal 3D nog meer worden ontwikkeld. Er zal nog meer mogelijk zijn.
