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
Použití ve filmu Film Já, legenda
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
konvice z Utahu
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
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
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, ), motion capture (technika na zachycení reálného pohybu)
motion capture film Pirates of the Caribbean: At World's End
Základní pojmy POLYGON - jedna rovina z povrchu 3D modelů. - většinou představována trojúhelníkem (čtyřúhelník, N-úhelník) - skládáním takových polygonů vzniká povrchová reprezentace 3D objektu
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,..)
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)
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
Postup tvorby modelu
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, )
Programy pro 3D modelování a animace http://www.maxon.net/ Autodesk Maya http://usa.autodesk.com blender.org/ 3Ds Max Studio http://www.newtek.com/lightwave/ Autodesk Softimage http://www.pixologic.com/
DĚKUJI ZA POZORNOST Mgr. David Frýbert 2013