Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3 Μαρτίου 2003 Ψηφιακές Τεχνολογίες Συνθετικής Εικόνας Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3 Μαρτίου 2003 Ψηφιακές Τεχνολογίες Συνθετικής Εικόνας Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3 Μαρτίου 2003 Ψηφιακές Τεχνολογίες Συνθετικής Εικόνας Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου Τμήμα Εικονικής Πραγματικότητας Ίδρυμα Μείζονος Ελληνισμού Εργαστήριο Τρισδιάστατων Γραφικών Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστημίου Αθηνών

2 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Τεχνολογικές Περιοχές 2Δ / 3Δ Γραφικά … Η δημιουργία, ο χρωματισμός, η κίνηση, η αλληλεπίδραση και τελικά η απεικόνιση συνθετικών κόσμων και παραστάσεων σε μορφή ψηφιακής εικόνας Εισαγωγή

3 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Τεχνολογικές Περιοχές VR … είναι η αίσθηση του να βρίσκεσαι «εκεί», μέσα στον ψηφιακό κόσμο που έχεις δημιουργήσει Εισαγωγή

4 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Τεχνολογικές Περιοχές ΑR … είναι η συμβίωση και αλληλεπίδραση του πραγματικού κόσμου που αντιλαμβανόμαστε με τον εικονικό Εισαγωγή

5 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Κατηγορίες Τεχνολογιών Εισαγωγή Δεδομένων Εικόνα, συντεταγμένες, κίνηση Μοντελοποίηση Δημιουργία ενός συνθετικού κόσμου Κίνηση Απεικόνιση Γραφικά πραγματικού χρόνου Φωτορεαλισμός Αλληλεπίδραση Εικονική Πραγματικότητα Εισαγωγή

6 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Η Συνεισφορά των Δημιουργών Οι περισσότερες εξελίξεις στο χώρο των Γραφικών προέκυψαν από τις ανάγκες Της κινηματογραφικής βιομηχανίας Των στρατιωτικών εφαρμογών Των εφαρμογών ευρείας κατανάλωσης (κυρίως παιχνίδια) Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, η τεχνολογία αναπτύχθηκε από τους ανθρώπους που τη χρησιμοποίησαν Εισαγωγή

7 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Εισαγωγή Δεδομένων Η ψηφιοποίηση πραγματικών αντικειμένων, χώρων και εικόνων, είναι πολλές φορές ο μόνος τρόπος να αποδοθούν τα απεικονιζόμενα θέματα με πιστότητα Ψηφιοποίηση

8 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Φωτογραφικές Μέθοδοι Με κατάλληλες τεχνικές από το χώρο της τεχνητής όρασης και των τριδιάστατων γραφικών μπορούν με βάση φωτογραφικό υλικό να δημιουργηθούν: Πανοράματα με πληροφορία βάθους (layered depth images, Lumigraph) Αδρά μοντέλα πραγματικών αντικειμένων με πλήρη και λεπτομερή πληροφορία χρώματος Χρήσιμες τεχνικές για εφαρμογές VR/AR διότι: Μικρό κόστος εξοπλισμού Δεν απαιτούν οι εφαρμογές μεγάλη ακρίβεια Πιστικό αποτέλεσμα Ψηφιοποίηση

9 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Φωτογραφικές Μέθοδοι REALVIZ Image modeller Ψηφιοποίηση

10 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3D Scanning Όταν η ακρίβεια αναπαράστασης των μορφών είναι σημαντικό θέμα (π.χ. στην ψηφιοποίηση μακετών), τότε συνήθως χρησιμοποιείται η τεχνολογία της τρισδιάστατης σάρωσης για καταγραφή 3Δ συντεταγμένων Η επικρατέστερη τεχνολογία είναι η σάρωση με προβολή δομημένων οπτικών μορφών (light-striping, structured light scanners) Υπάρχει η δυνατότητα καταγραφής και της χρωματικής πληροφορίας του θέματος εκτός από τις συντεταγμένες Ψηφιοποίηση

11 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3D Scanning – Light striping & structured light Ψηφιοποίηση

12 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3D Ψηφιοποιητές (3D digitisers) Σε περιπτώσεις όπου η οπτική ψηφιοποίηση δε δουλεύει (γυαλί, κοίλα αντικείμενα) ή δε συμφέρει, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μηχανικός ψηφιοποιητής (touch probe) Ψηφιοποίηση

13 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3D Ψηφιοποίηση - Λογισμικό Σε όλες τις κατηγορίες συσκευών και τεχνικών εισόδου τρισδιάστατης πληροφορίας, απαιτείται ειδικό λογισμικό για: Τη συγχώνευση δεδομένων Δημιουργία επιφανειών από σύνολο σημείων Συνδυασμό εικόνας και συντεταγμένων Βελτιστοποίηση και καθαρισμό επιφανειών Εξαγωγή τρισδιάστατων σχημάτων σε αρχεία Ψηφιοποίηση

14 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Ψηφιακή Μοντελοποίηση Αποτελεί το βασικό μέσο εικαστικής δημιουργίας για συνθετικές ταινίες, εικόνες και διαδραστικές εφαρμογές (π.χ. παιχνίδια) Οι τεχνικές και η τεχνοτροπία σχεδίασης και απεικόνισης των 3D δεδομένων διαφέρουν ανάλογα με την εφαρμογή: Κινηματογραφική Βιομηχανία: Φωτορεαλισμός και εντυπωσιακά εφέ, υψηλή ανάλυση γεωμετρικών μοντέλων Διαδραστικές εφαρμογές και παιχνίδια: υπερβολικές μορφές, ελκυστικές απλές εικόνες και έμφαση στην απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο Μοντελοποίηση

15 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Ψηφιακή Μοντελοποίηση 70’s: Τα 3D γραφικά βρίσκουν εφαρμογή στον κινηματογράφο 80’s: Διαμορφώνονται οι τις τάσεις για τα εργαλεία γεωμετρικής μοντελοποίησης Εμπορικές εφαρμογές γενικής χρήσης Ολοκληρωμένα περιβάλλοντα μοντελοποίησης και κίνησης 90’s: Στροφή προς την αλληλεπίδραση και τα 3D γραφικά πραγματικού χρόνου σε μαζικό επίπεδο Μοντελοποίηση

16 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Σημερινές Τάσεις Για τη μοντελοποίηση στατικών και κινούμενων αντικειμένων που προορίζονται για εικόνα χαμηλής ευκρίνειας, τα βασικά δομικά στοιχεία εξακολουθούν να είναι τα πολυγωνικά μοντέλα και οι παραμετρικές επιφάνειες Ειδικές τεχνικές δυναμικής διαμόρφωσης των τρισδιάστατων αντικειμένων έχουν επινοηθεί για: Να ελαχιστοποιήσουν τους υπολογισμούς (=χρόνος) σχεδίασης Να μην επηρεάζεται η ποιότητα της απεικονιζόμενης πληροφορίας Μοντελοποίηση

17 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Μοντέλα Πολλαπλών Αναλύσεων Για να παραστήσουμε με ρεαλισμό πολύπλοκους χώρους, όπως πόλεις με ανθρώπους, δάση κλπ, απαιτείται να ενσωματώσουμε σε αυτούς λεπτομερή μοντέλα Γίνεται μεγάλη σπατάλη πόρων, διότι πολλά από αυτά τα μοντέλα φαίνονται από μακριά ή από συγκεκριμένες οπτικές γωνίες και δεν είναι αισθητή η λεπτομέρειά τους Άρα, γιατί να απεικονίζουμε λεπτομέρεια που δεν φαίνεται; Λύση Μοντέλα πολλαπλών αναλύσεων Αντικατάσταση γεωμετρικής πληροφορίας από απλή εικόνα / φωτογραφία Μοντελοποίηση

18 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος επιλεκτική απεικόνιση διαδοχικά απλούστερων εκδόσεων του ίδιου αντικειμένου όσο αυτό απομακρύνεται από τον παρατηρητή Μικρότερη κάλυψη της εικόνας από το προβαλλόμενο αντικείμενο  μικρότερη ανάλυση μοντέλου Μοντελοποίηση

19 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Δυναμικά Μοντέλα Πολλαπλών Αναλύσεων Ειδικά υπολογιστικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί για τον αυτόματο υποβιβασμό της ανάλυσης (ακόμα και τμημάτων) ενός μοντέλου Κύρια εφαρμογή η απεικόνιση γεωγραφικών περιοχών Μοντελοποίηση

20 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Sprites και Billboards Για επαναλαμβανόμενα πολύπλοκα αντικείμενα, πολλές φορές συμφέρει η αντικατάστασή τους από 2D εικόνες αυτών (billboards) Μοντελοποίηση

21 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Υποδιαιρούμενες Επιφάνειες (Subdivision Surfaces) Επιτρέπουν τη μοντελοποίηση και κίνηση σύνθετων επιφανειών μεγάλης ακριβείας επιδρόντας σε χαμηλότερης ανάλυσης εκδόσεις αυτών Μοντελοποίηση

22 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Μοντελοποίηση με Υφή (Fake Volumetric Textures) Χρήση πολλαπλών στρωμάτων από χρωματισμένες ημιδιαφανείς απλές επιφάνειες για προσομοίωση τυρβωδών επιφανειών (π.χ. γούνας) Μοντελοποίηση

23 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Κίνηση – Κλασικές Τεχνικές Παραδοσιακά, η κίνηση των χαρακτήρων στο 3D animation δανειζόταν την τεχνική της σταδιακής παραμόρφωσης (key-framed warping) που προέρχεται από την stop frame τεχνική για μινιατούρες του σινεμά: Παράγονται διάφορες πόζες των μοντέλων και Η κίνηση παρεμβάλλεται μεταξύ αυτών των καρέ-κλειδιών για ολόκληρα τα μοντέλα Εναλλακτικά, μπορούσε να οριστεί κίνηση με παραμετρικό – μαθηματικό τρόπο Οι παραπάνω τεχνικές χρησιμοποιούνται ευρύτατα και έχουν καθιερωθεί Κίνηση

24 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Κίνηση – Σκελετική Κίνηση Αντί σε κάθε καρέ κλειδί να κινούμε όλο το μοντέλο, το συνθέτουμε και το κινούμε σαν έναν οργανισμό: Εμφυτεύουμε μια ιεραρχία από «οστά» μέσα στο μοντέλο Συνδέουμε το μοντέλο με αυτά Κινούμε μόνο τα οστά Η κίνηση μεταδίδεται (με ανάλογα βάρη) στο κέλυφος των οστών, δηλαδή τη γεωμετρία του μοντέλου Κίνηση

25 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Κίνηση – Σκελετική Κίνηση Κερδίζουμε σε Απλότητα και ελευθερία κίνησης Όγκο δεδομένων Έχουμε δυνατότητα να καταγράψουμε την κίνηση των οστών (motion capture) από πραγματική κίνηση ανθρώπων και ζώων με κατάλληλους αισθητήρες Διαδεδομένη τεχνική για φυσική κίνηση ανθρωπόμορφων μοντέλων Κίνηση

26 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Προσομοίωση Μεγάλο μέρος των μεθόδων κίνησης αφορούν στη σωστή προσομοίωση της κινητικής συμπεριφοράς αντικειμένων, χαρακτήρων και πληθυσμών: Ανίχνευση και διαχείριση συγκρούσεων Πλαστικές/ελαστικές παραμορφώσεις συστημάτων Μυϊκή προσομοίωση και προσαρμογή μοντέλων Προσομοίωση κινούμενου πλήθους Προσαρμογή και κίνηση ρούχων Μοντελοποίηση μαλλιών Ο κινηματογράφος και πάλι είναι αυτός που οδηγεί στις εξελίξεις και σε αυτό τον τομέα Κίνηση

27 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Προσομοίωση Dreamworks Ice Age Dreamworks Antz Κίνηση

28 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Σύγχρονες Τεχνολογίες Απεικόνισης Απεικόνιση σε Πραγματικό Χρόνο: Τεχνάσματα και υλοποιήσεις ειδικών αλγορίθμων σε hardware Φωτορεαλιστική Απόδοση: Πιστή προσομοίωση μοντέλων φωτισμού και κίνησης με υψηλό υπολογιστικό κόστος RT Rendering

29 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Real-time Rendering Η πρόοδος του hardware γραφικών επιτρέπει σήμερα την εκτέλεση δαπανηρών υπολογισμών φωτισμού και χρωματισμού πολύπλοκων επιφανειών σε πολύ γρήγορους ρυθμούς Ως αποτέλεσμα, η ποιότητα των απεικονιζόμενων γραφικών που την προηγούμενη δεκαετία θεωρούνταν κινηματογραφική, να μπορεί να απεικονιστεί σε πραγματικό χρόνο σε έναν τυπικό προσωπικό υπολογιστή πια! RT Rendering

30 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Real-time Rendering RT Rendering

31 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Real-time Rendering – Τεχνολογία Hardware Η ολοένα αυξανόμενη λίστα από δυνατότητες των σημερινών επιταχυντών γραφικών περιλαμβάνει: Υπολογισμούς σκίασης σε κάθε pixel που σχεδιάζεται Hardware γεωμετρικούς μετασχηματισμούς Morphing Σκελετική κίνηση χαρακτήρων Πολλαπλά περάσματα χρώματος (lightmaps, detail textures) Μεγάλο δυναμικό εύρος παλέτας (48-128bits χρώμα) Απεικόνιση αναγλύφου Εξομάλυνση επιφανειών και γραμμών Έξυπνη απόκρυψη περιττών επιφανειών Προγραμματιζόμενα εφέ RT Rendering

32 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Real-time Rendering – Τεχνολογία Software Παράλληλα με την εξέλιξη του υλικού, το λογισμικό απεικόνισης (κυρίως game engines) έχει εξελιχθεί ώστε να παρέχει εργαλεία για: Σκιές σε πραγματικό χρόνο Δυναμικό φωτισμό Ιεραρχική δόμηση και κίνηση σκηνικών (κόσμων) Απλοποίηση σκηνικών Εφέ φωτισμού Απλοποιημένη οντολογική διαχείριση των αντικειμένων Προγραμματιζόμενη σκίαση (D3D 9, OpenGL2) RT Rendering

33 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Real-time Rendering – Τεχνολογία Software ID software Doom III screenshots RT Rendering

34 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Φωτορεαλισμός: Η γέφυρα με την πραγματικότητα Έρευνα και νέες τεχνικές για: Ακριβή απόδοση φυσικού φωτισμού (skylight models, photon maps) Προσαρμογή θέσης κάμερας συνθετικού κόσμου στην πραγματική σκηνή του φιλμ (camera tracking) Προσαρμογή δυναμικού εύρους και εξισορρόπηση χρωμάτων συνθετικής εικόνας σε πραγματική φωτογραφία Επίδραση του φωτισμού του πραγματικού σκηνικού στο τεχνητό (δυναμικά light maps & environment maps) Φωτορεαλισμός

35 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Φωτορεαλισμός Mattes Colour calibration Camera tracking Photon maps Deep shadows Layered textures The Mummy Φωτορεαλισμός

36 Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος Επίλογος: Η Ελληνική Πραγματικότητα Καλό επίπεδο τεχνογνωσίας από πλευράς πληροφορικής Δε συναντάμε συχνά το πάντρεμα της τέχνης και της τεχνολογίας: Καλλιτέχνες και επιστήμονες δε συνεργάζονται Περιορισμένο κοινό => Κινηματογραφική «βιοτεχνία» μικρού προϋπολογισμού => φτωχές παραγωγές Κακής ποιότητας, ρηχή εκπαίδευση για τις μάζες Ουσιαστική συνεισφορά μόνο σε παραγωγές μικρού μήκους, κυρίως από το χώρο της διαφήμισης Επίλογος


Κατέβασμα ppt "Εισαγωγή Ψηφιοποίηση Μοντελοποίηση Κίνηση RT Rendering Φωτορεαλισμός Επίλογος 3 Μαρτίου 2003 Ψηφιακές Τεχνολογίες Συνθετικής Εικόνας Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google