Ψηφιοποίηση-Μοντελοποίηση-Κίνηση

Παρουσίαση με θέμα: "Ψηφιοποίηση-Μοντελοποίηση-Κίνηση"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Ψηφιοποίηση-Μοντελοποίηση-Κίνηση
Εισαγωγή Δεδομένων Ψηφιοποίηση-Μοντελοποίηση-Κίνηση Short clip on multitouch

2 Ποιο είναι το πρόβλημα;
Θέλουμε να απεικονίσουμε εικόνες του πραγματικού κόσμου. ή Θέλουμε να παρουσιάσουμε εικόνες που να μοιάζουν πως είναι του «πραγματικού κόσμου».

3 Πλεγματική οθόνη-raster scan display
Η ψηφιοποίηση πραγματικών αντικειμένων, χώρων και εικόνων, αποτελεί πολλές φορές το μοναδικό τρόπο να αποδοθούν τα απεικονιζόμενα θέματα με πιστότητα.

4 Ψηφιοποίηση Φωτογραφικές Μέθοδοι
Με κατάλληλες τεχνικές από το χώρο της τεχνητής όρασης και των τρισδιάστατων (3Δ) γραφικών μπορούν να δημιουργηθούν (με βάση φωτογραφικό υλικό): 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 μεγάλη ακρίβεια (οι εφαρμογές) Πειστικό αποτέλεσμα

5 Ψηφιοποίηση: Φωτογραφικές Μέθοδοι
REALVIZ ImageModeler: δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας 3Δ αντικειμένου με υφή από πολλαπλές φωτογραφίες που ελήφθησαν γύρω από το αντικείμενο. Autodesk ImageModeler

6 Ψηφιοποίηση: 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 δυνατότητα καταγραφής και της χρωματικής πληροφορίας του θέματος εκτός από τις συντεταγμένες

7 Ψηφιοποίηση: 3D Scanning - Light striping & structured light

8 3D Ψηφιοποιητές (3D digitizers)
Σε περιπτώσεις όπου η οπτική ψηφιοποίηση δε δουλεύει (γυαλί, κοίλα αντικείμενα) ή δε συμφέρει, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μηχανικός ψηφιοποιητής (touch probe)

9 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

10 Πως γίνεται η παράσταση αντικειμένων ή εικόνων μετά την ψηφιοποίηση τους;

11 Ψηφιδωτά (raster) vs Διανυσματικά (vector) γραφικά
Στα ψηφιδωτά γραφικά γίνεται ψηφιοποίηση ανά κουκίδα (εικονοστοιχείο, pixel) H ανάλυση της εικόνας εξαρτάται αποκλειστικά από το μέγεθος των εικονοστοιχείων Στα διανυσματικά γραφικά χρησιμοποιούνται σημεία, γραμμές και πολύγωνα στα οποία αποδίδονται περιγραφικά χαρακτηριστικά

12 Ψηφιδωτά (raster ή bitmap) γραφικά
Δημιουργούνται από Την ψηφιοποίηση εικόνων μέσω σαρωτή Τις ψηφιακές φωτογραφικές και εικονοληπτικές μηχανές Την σύλληψη εικόνων από τη οθόνη του υπολογιστή Την ψηφιοποίηση εικόνων βίντεο ή τηλεόρασης μέσω ειδικής κάρτας Τα προγράμματα δημιουργίας και επεξεργασίας χαρτογραφικής εικόνας όπως το Photoshop, το Paint Shop Pro, κλπ

13 Ψηφιδωτά (raster ή bitmap) γραφικά
Χαρακτηρίζονται από Την ανάλυση (resolution) (72-100ppi), ( ppi), ( ppi) Το χρωματικό βάθος (color depth) (1bit->2 τιμές), (8bit->256 τιμές) Τη διάσταση (size) Μέγεθος αρχείου bitmap εικόνας =(αριθμός pixels) x (βάθος χρώματος) = [(ανάλυση x πλάτος) x (ανάλυση x ύψος)] x (βάθος χρώματος) = [(pixels κατά πλάτος) x (pixels κατά ύψος)] x (βάθος χρώματος) *ppi  Pixels per inch

14 Διανυσματικά Γραφικά Δημιουργούνται από
Την ψηφιοποίηση εικόνων μέσω σαρωτή Το Microsoft Office σαν αντικείμενα σχεδίασης και γραφικές παραστάσεις Τα προγράμματα δημιουργίας και επεξεργασίας διανυσματικής εικόνας όπως το Corel Draw, το Adobe Illustrator, κ.τ.λ. Αποτελούνται από αντικείμενα σχεδίασης (γραμμές, ορθογώνια, ελλείψεις ή τόξα) τα οποία βασίζονται σε ειδικά μαθηματικά μοντέλα

15 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα ψηφιδωτών γραφικών
Απλή δομή δεδομένων Συμβατά με δεδομένα τηλεπισκόπησης ή σάρωσης (scanned) Υπεροχή στην χωρική ανάλυση και μοντελοποίηση (ευκολία απεικόνισης πολύπλοκων αντικειμένων) Μειονεκτήματα Μεγάλες απαιτήσεις αποθηκευτικού χώρου (μνήμης) Η ποιότητα της οπτικοποίησης εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος της ψηφίδας Οι μετασχηματισμοί από ένα σύστημα παρατήρησης σε άλλο είναι δύσκολες Είναι δυσκολότερη η ανάπτυξη τοπολογίας

16 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα διανυσματικών γραφικών
Μικρότερες απαιτήσεις αποθηκευτικού χώρου Εύκολη ανάπτυξη τοπολογίας Πολύ υψηλή ανάλυση Η οπτικοποίηση των δεδομένων είναι πλησιέστερη στην πραγματική κατάσταση Μειονεκτήματα Περίπλοκη δομή δεδομένων Μη συμβατή μορφή με τηλεπισκοπικά δεδομένα Ακριβά προγράμματα επεξεργασίας και ακριβός εξοπλισμός Σε μερικές περιπτώσεις η χωρική ανάλυση είναι δυσκολότερη Η χρήση επικαλυπτόμενων διανυσματικών χαρτών είναι δυσκολότερη στην επεξεργασία

17 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

18 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
Για τη μοντελοποίηση στατικών και κινούμενων αντικειμένων που προορίζονται για εικόνα χαμηλής ευκρίνειας, τα βασικά δομικά στοιχεία 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

19 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
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

20 Ψηφιακή Μοντελοποίηση-Μοντέλα Πολλαπλών Αναλύσεων
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

21 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
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

22 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
Sprites* και Billboards sprite = ανεξάρτητη, συνήθως επίπεδη 2Δ εικόνα που ενσωματώνεται σε μια μεγαλύτερη σκηνή. Συνήθως κάθε sprite έχει κανόνες που ορίζουν πώς μετακινείται στη σκηνή ή τι συμβαίνει αν συγκρουστεί με άλλα sprite ή στατικά αντικείμενα Για επαναλαμβανόμενα πολύπλοκα αντικείμενα, πολλές φορές συμφέρει η αντικατάστασή τους από 2Δ εικόνες αυτών (billboards)

23 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
Υποδιαιρούμενες Επιφάνειες (Subdivision Surfaces) Επιτρέπουν τη μοντελοποίηση και κίνηση σύνθετων επιφανειών μεγάλης ακριβείας επιδρώντας σε χαμηλότερης ανάλυσης εκδόσεις αυτών Χρησιμοποιούν πιο «αραιά» (τμηματικά γραμμικά) πολυγωνικά πλέγματα

24 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
Υποδιαιρούμενες Επιφάνειες (Subdivision Surfaces) Η μέθοδος της υποδιαίρεσης επιφανειών μπορεί να κάνει χρήση δύο τεχνικών: παρεμβολή ή προσέγγιση Παρεμβολή: οι κορυφές των πολυγώνων μένουν σταθερές Προσέγγιση: οι θέσεις των κορυφών προσαρμόζονται (πιο ομαλές επιφάνειες) Είδος πολυγώνων: τετράγωνα ή τρίγωνα Demo

25 Ψηφιακή Μοντελοποίηση
Μοντελοποίηση με Υφή (Fake Volumetric Textures) Χρήση πολλαπλών στρωμάτων από χρωματισμένες ημιδιαφανείς απλές επιφάνειες για προσομοίωση τυρβωδών επιφανειών (π.χ. γούνας)

26 Κίνηση Κλασικές Τεχνικές
Παραδοσιακά, η κίνηση των χαρακτήρων στο 3Δ animation δανειζόταν την τεχνική της σταδιακής παραμόρφωσης (keyframed 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

27 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

28 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

29 Κίνηση 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

30 Κίνηση Προσομοίωση Dreamworks Ice Age Dreamworks Antz

31 Ερωτήσεις