CGI. Computer generated imagery Počítačové triky Animované filmy Počítačové hry. Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 2

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "CGI. Computer generated imagery Počítačové triky Animované filmy Počítačové hry. Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 2"

Eduard Fišer
před 7 lety
Počet zobrazení:

2 CGI Computer generated imagery Počítačové triky Animované filmy Počítačové hry Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 2

3 CGI Šíření světla v prostoru Možnosti simulace šíření v PC Pohyby CGI objektů Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 3

4 Šíření světla v prostoru Elektromagnetické záření o vlnové délce nm Vlna Výška vlny (amplituda) intenzita světla Délka vlny (vlnová délka) barva světla Úhel vlny polarizace světla Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 4

5 Foton Dualita částice a vlnění světlo je vlnění i částice - foton Odraz a lom světla sledování částice Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 5

6 Foton Interakce s materiálem na té nejmenší úrovni Hladký materiál může při bližším pohledu být hrubý Na vyšší úrovni se pak jedná o optické vlastnosti materiálu Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 6

7 Struktura materiálu Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 7

8 Osvětlení Přímé osvětlení Ostré stíny bodové světlo Rozostřené díky velikosti zdroje - polostín Zbarvení scény Nepřímé osvětlení odraz a lom světla Rozostřené stíny Půjčování barev Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 8

9 Odraz a lom světla Při odrazu či při průchodu materiálem ztrácí světlo svou energii Přeměna na teplo Při změně hustoty prostupujícího materiálu dochází k lomu světla Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 9

10 Odraz a lom světla Zrcadlení mikroskopická hrubost materiálu Difuzní materiál vysílá fotony do všech stran Prasátka shluk fotonů na jednom místě lupa, vodní hladina Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 10

11 Odraz a lom světla Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 11

12 Úkazy při pozorování Akomodace / ISO a doba expozice Rozmazání pohybem Hloubka ostrosti Vpíjení Zkreslení deformace obrazu Lens flare objektivu Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 12

13 Počítačový 3D prostor Umístění objektů pomocí tří koordinátů (x, y, z) Definice a pozice kamery v prostoru Pomocí lineární algebry se zjistí, zda je objekt vidět a kde se v obraze nachází Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 13

14 Elementy CGI objektů Více typů- zaměření jen na polygonální Základní komponenty polygonálních objektů Vrchol Hrana Trojúhelník Čtyřúhelník (víceúhelník) převádí se na trojúhelníky (UV) Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 14

15 Textury Aby objekt nemusel být příliš podrobný, je potažen texturami Přidání detailů jako jsou proměna barvy, výškové detaily či míra odlesků Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 15

16 Textury Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 16

17 Textury Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 17

18 Rasterizace Vykreslení objektu Spíše staré CGI filmy Současné počítačové hry Ray casting / ray tracing Současné CGI ve filmech Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 18

19 Rasterizace Program bere popořadě trojúhelníky, když jsou vidět, nakreslí je Překryvy objektů Kreslení od těch nejvzdálenějších Použití z-bufferu, kdy si pamatuje vzdálenost nakreslených trojúhelníků Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 19

20 Rasterizace Využití grafické karty (GPU) Velmi rychlé, více snímků za sekundu Proto se používá u současných PC her Použití mnoha triků, které simulují dříve zmíněné optické jevy Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 20

21 Nejpřesnější model Správně by mělo jít velké množství fotonů ze světla, odrážet se ve scéně a co dopadne na stínítko, to je vidět Většina generovaných fotonů by do kamery nedopadlo = zbytečné výpočty Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 21

22 Opačný směr Ray tracing Z každého pixelu obrazu je vystřelen paprsek (foton), který dopadne na nejbližší trojúhelník (pak se může dál odrážet); dál se zjišťuje, zda se může odrazit do světla Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 22

23 Ray tracing Použití procesoru (CPU); přechod také ke grafické kartě (GPU) Trvá delší dobu zpracovat Triky pro docílení optických jevů jsou mnohem bližší reálnému chování fotonů Výsledek je přesnější a reálnější Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 23

24 Stínování Příklad jednoho z triků pro docílení lepších výsledků Způsob, jak skrýt trojúhelníkovou strukturu na hladkých částech objektů Nesimuluje vržené stíny Řeší se u obou vykreslovacích technik Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 24

25 Konstantní stínování Normála trojúhelníku určuje, kam její plocha směřuje Pokud směřuje ke světlu, je osvětlená Čím víc se odklání, tím je tmavší Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 25

26 Konstantní stínování Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 26

27 Gouraudovo stínování Normála v každém vrcholu trojúhelníku V každém rohu jiná barva dle směru normály Vytvoření barevného přechodu mezi vrcholy Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 27

28 Gouraudovo stínování Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 28

29 Phongovo stínování Normála v každém vrcholu trojúhelníku Na ploše mezi vrcholy se dopočítají přímo samotné normály Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 29

30 Phongovo stínování Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 30

31 Stínování Konstatní Phongovo Gouraudovo Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 31

32 Stylizace Změna rovnic pro stínování Velká volnost při vykreslování Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 32

33 Stylizace Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 33

34 Finální vykreslení Simulace všech optických vlastností co nejvěrněji za co nejkratší čas Čas pro vykreslení určuje především to, zda se jedná o film či o PC hru I u filmu se nemusí nutně využít ty nejkvalitnější procesy z důvodu rychlosti Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 34

35 Robot fáze Antialiasing odstranění pilovitých hran Phongovo stínování Vržený stín Textury barvy Textury výšky Sekundární osvětlení Odlesky Postprodukční efekty a pozadí Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 35

36 Robot vykreslení Enviromentální mapa Osvětlení a odlesky Svítící oči postprodukčně Rozmazání pohybem a hloubkou ostrosti postprodukčně Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 36

37 Pohyby CGI objektů Vytváření klíčových snímků Data ze systému Motion Capture Pohyb pomocí fyzikálních simulací a jiných předpisů (nezmíněno) Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 37

38 Klíčové snímky Klíčový snímek určí hodnotu atributu v daný čas Mezi klíčovými snímky probíhá interpolace podle křivky Průběh interpolační křivky definují klíčové snímky a jejich tečny Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 38

39 Klíčové snímky Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 39

40 Klíčové snímky Vyžaduje velké zkušenosti s animací Základní znalost programu Dobře připravený animační rig Znalost rigu Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 40

41 Motion Capture Záznam reálných pohybů Použití dat pro pohyb počítačového modelu Technické řešení animace Pro velké množství animací rychlejší Nedovoluje nadsazené pohyby Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 41

42 Motion Capture Actor předvádí pohyby Markery rozmístěné na actorovi Větší počet markerů po celém těle Uzpůsobené prostředí Záznam dat pomocí PC Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 42

43 Druhy mocapu Magnetický systém Optoelektrický systém Ultrasonický systém Různé mechanické systémy Optický systém s markery Optický systém bez markerů Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 43

44 Magnetický mocap Uměle generované elektromagnetické pole Tři na sebe kolmé cívky jako markery Markery jsou napájené Růšení kovovými předměty Méně flexibilní Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 44

45 Optoelektrický mocap Měření světlosti optického vlákna, které je pohybem deformováno Rukavice pro ohyb prstů Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 45

46 Ultrasonický mocap Prostředí s akustickými parametry Dopplerův efekt Jednotlivé senzory Nízká přesnost Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 46

47 Mechanické mocapy Stlačení materiálu nebo exoskelet Inerciální gyroskopy, akcelerometry přesné Záznam přímo na actorovi stejně tak jako napájení Neomezené prostředím Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 47

48 Optický systém s markery Ze všech stran snímají scénu vysokorychlostní kamery Obvykle infračervené osvětlení, každá kamera vlastní zdroj Actor má na sobě oblek s markery Markery ve formě přichytávacích kuliček či barvy s vysokou odrazivostí Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 48

49 Optický systém s markery Velmi flexibilní Použití na různé rozměry, zvířata, objekty i obličejovou mimiku Přenosné Problém se zakrýváním markerů Požadavky na osvětlení Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 49

50 Optický systém s markery Záznam pozic markerů pomocí kamer Alespoň dvě kamery musí vidět marker, aby se dala vypočítat jeho pozice v prostoru Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 50

51 Optický systém bez markerů Více synchronizovaných kamer Alternativa XBOX Kinect sleduje shluk vyslaných laserových paprsků Pomocí mapování na univerzální lidskou figuru je přečten pohyb Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 51

52 Příprava optického mocapu Nastavení pozice kamer Maskování nežádoucích odrazů Zmapování prostoru pomocí hůlky s markery Určení počátku souřadnic a orientace scény pomocí desky s markery Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 52

53 Záznam optického mocapu Připevnění markerů na actora dle doporučení Záznam o pozice markerů Počátek a konec záznamu pohybů v pozici písmena T Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 53

54 Zpracování optického mocapu Vyčištění záznamu Identifikace markeru, který přestal být vidět Dopočítání pozice zakrytého markeru Přiřazení markerů digitálnímu actorovi Namapování actora na animační kostru Aplikace pohybů kostry na 3D objekt Technologické trendy v AV tvorbě, CGI 54

55 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

3D grafika. Proces tvorby sekvence s 3D modely Sbírání údajů na natáčecím place Motion capture Matchmoving Compositing

3D grafika. Proces tvorby sekvence s 3D modely Sbírání údajů na natáčecím place Motion capture Matchmoving Compositing 3D grafika Proces tvorby sekvence s 3D modely Sbírání údajů na natáčecím place Motion capture Matchmoving Compositing Počítačová grafika, 3D grafika 2 3D grafika CGI = computer graphic imagery Simulace