Ψηφιακές Τεχνολογίες
Download
1 / 30

3 at 2003 - PowerPoint PPT Presentation


  • 128 Views
  • Updated On :

Ψηφιακές Τεχνολογίες Συνθετικής Εικόνας Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου Τμήμα Εικονικής Πραγματικότητας Ίδρυμα Μείζονος Ελληνισμού Εργαστήριο Τρισδιάστατων Γραφικών Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστημίου Αθηνών . 3 Μαρτίου 2003 . Εισαγωγή. Τεχνολογικές Περιοχές

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '3 at 2003' - odell


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Slide1 l.jpg

Ψηφιακές Τεχνολογίες

Συνθετικής Εικόνας

Δρ. Γεώργιος Παπαϊωάννου

Τμήμα Εικονικής Πραγματικότητας

Ίδρυμα Μείζονος Ελληνισμού

Εργαστήριο Τρισδιάστατων Γραφικών

Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστημίου Αθηνών

3 Μαρτίου 2003


Slide2 l.jpg

Εισαγωγή

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


Slide3 l.jpg

Εισαγωγή

Κατηγορίες Τεχνολογιών

  • Εισαγωγή Δεδομένων

    • Εικόνα, συντεταγμένες, κίνηση

  • Μοντελοποίηση

    • Δημιουργία ενός συνθετικού κόσμου

    • Κίνηση

  • Απεικόνιση

    • Γραφικά πραγματικού χρόνου

    • Φωτορεαλισμός

  • Αλληλεπίδραση

  • Εικονική Πραγματικότητα


Slide4 l.jpg

Εισαγωγή

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


Slide5 l.jpg

Ψηφιοποίηση

Εισαγωγή Δεδομένων

  • Η ψηφιοποίηση πραγματικών αντικειμένων, χώρων και εικόνων, είναι πολλές φορές ο μόνος τρόπος να αποδοθούν τα απεικονιζόμενα θέματα με πιστότητα


Slide6 l.jpg

Ψηφιοποίηση

Φωτογραφικές Μέθοδοι

REALVIZ Image modeller


Slide7 l.jpg

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 η δυνατότητα καταγραφής και της χρωματικής πληροφορίας του θέματος εκτός από τις συντεταγμένες


Slide8 l.jpg

Ψηφιοποίηση

3D Scanning– Light striping & structured light


Slide9 l.jpg

Μοντελοποίηση

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


Slide10 l.jpg

Μοντελοποίηση

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


Slide11 l.jpg

Μοντελοποίηση

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


Slide12 l.jpg

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 μεγάλησπατάλη πόρων, διότι πολλά από αυτά τα μοντέλα φαίνονται από μακριά ή από συγκεκριμένες οπτικές γωνίες καιδεν είναι αισθητή η λεπτομέρειά τους

  • Άρα, γιατί να απεικονίζουμε λεπτομέρεια που δεν φαίνεται;

    Λύση

  • Μοντέλα πολλαπλών αναλύσεων

  • Αντικατάσταση γεωμετρικής πληροφορίας από απλή εικόνα / φωτογραφία


Slide13 l.jpg

Μοντελοποίηση

  • 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


Slide14 l.jpg

Μοντελοποίηση

  • Δυναμικά Μοντέλα Πολλαπλών Αναλύσεων

  • Ειδικά υπολογιστικά μοντέλα έχουν αναπτυχθεί για τοναυτόματουποβιβασμό της ανάλυσης (ακόμα και τμημάτων) ενός μοντέλου

  • Κύρια εφαρμογή ηαπεικόνιση γεωγραφικών περιοχών


Slide15 l.jpg

Μοντελοποίηση

Sprites και Billboards

  • Για επαναλαμβανόμενα πολύπλοκα αντικείμενα, πολλές φορές συμφέρει η αντικατάστασή τους από 2D εικόνες αυτών (billboards)


Slide16 l.jpg

Μοντελοποίηση

Υποδιαιρούμενες Επιφάνειες (Subdivision Surfaces)

  • Επιτρέπουν τη μοντελοποίηση και κίνηση σύνθετων επιφανειών μεγάλης ακριβείας επιδρόντας σε χαμηλότερης ανάλυσης εκδόσεις αυτών


Slide17 l.jpg

Κίνηση

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


Slide18 l.jpg

Κίνηση

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


Slide19 l.jpg

Κίνηση

Κίνηση – Σκελετική Κίνηση

  • Κερδίζουμε σε

    • Απλότητακαι ελευθερία κίνησης

    • Όγκοδεδομένων

  • Έχουμε δυνατότητα να καταγράψουμε την κίνηση των οστών (motion capture)από πραγματική κίνηση ανθρώπων και ζώων με κατάλληλους αισθητήρες

  • Διαδεδομένη τεχνική γιαφυσική κίνησηανθρωπόμορφων μοντέλων


Slide20 l.jpg

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


Slide21 l.jpg

Κίνηση

Προσομοίωση

Dreamworks Ice Age

Dreamworks Antz


Slide22 l.jpg

RT Rendering

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


Slide23 l.jpg

RT Rendering

Real-time Rendering

  • Ηπρόοδος του hardwareγραφικών 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 μπορείνα απεικονιστεί σε πραγματικό χρόνο σε έναν τυπικό προσωπικό υπολογιστήπια!


Slide24 l.jpg

RT Rendering

Real-time Rendering


Slide25 l.jpg

RT Rendering

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


Slide26 l.jpg

RT Rendering

Real-time Rendering – Τεχνολογία Software

  • Παράλληλα με την εξέλιξη του υλικού, το λογισμικό απεικόνισης (κυρίως game engines) έχει εξελιχθεί ώστε ναπαρέχει εργαλείαγια:

    • 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)


Slide27 l.jpg

RT Rendering

Real-time Rendering – Τεχνολογία Software

ID software Doom III screenshots


Slide28 l.jpg

Φωτορεαλισμός

Φωτορεαλισμός: Η γέφυρα με την πραγματικότητα

Έρευνα και νέες τεχνικές για:

  • Ακριβήαπόδοση φυσικού φωτισμού(skylight models, photon maps)

  • Προσαρμογή θέσης κάμερας συνθετικού κόσμου στην πραγματική σκηνή του φιλμ (camera tracking)

  • Προσαρμογή δυναμικού εύρους καιεξισορρόπηση χρωμάτωνσυνθετικής εικόνας σε πραγματική φωτογραφία

  • Επίδραση του φωτισμούτου πραγματικού σκηνικού στο τεχνητό (δυναμικά light maps & environment maps)


Slide29 l.jpg

Φωτορεαλισμός

Mattes

Colour calibration

Camera tracking

Photon maps

Deep shadows

Layered textures

Φωτορεαλισμός

The Mummy


Slide30 l.jpg

Επίλογος

Επίλογος: Η Ελληνική Πραγματικότητα

  • Καλό επίπεδο τεχνογνωσίαςαπό 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


ad