slide1
Download
Skip this Video
Download Presentation
3 Μαρτίου 2003

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 30

3 Μαρτίου 2003 - PowerPoint PPT Presentation


  • 128 Views
  • Uploaded 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 Μαρτίου 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
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
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
Εισαγωγή

Κατηγορίες Τεχνολογιών

  • Εισαγωγή Δεδομένων
    • Εικόνα, συντεταγμένες, κίνηση
  • Μοντελοποίηση
    • Δημιουργία ενός συνθετικού κόσμου
    • Κίνηση
  • Απεικόνιση
    • Γραφικά πραγματικού χρόνου
    • Φωτορεαλισμός
  • Αλληλεπίδραση
  • Εικονική Πραγματικότητα
slide4
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
Ψηφιοποίηση

Εισαγωγή Δεδομένων

  • Η ψηφιοποίηση πραγματικών αντικειμένων, χώρων και εικόνων, είναι πολλές φορές ο μόνος τρόπος να αποδοθούν τα απεικονιζόμενα θέματα με πιστότητα
slide6
Ψηφιοποίηση

Φωτογραφικές Μέθοδοι

REALVIZ Image modeller

slide7
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
Ψηφιοποίηση

3D Scanning– Light striping & structured light

slide9
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
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
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
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
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
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
Μοντελοποίηση

Sprites και Billboards

  • Για επαναλαμβανόμενα πολύπλοκα αντικείμενα, πολλές φορές συμφέρει η αντικατάστασή τους από 2D εικόνες αυτών (billboards)
slide16
Μοντελοποίηση

Υποδιαιρούμενες Επιφάνειες (Subdivision Surfaces)

  • Επιτρέπουν τη μοντελοποίηση και κίνηση σύνθετων επιφανειών μεγάλης ακριβείας επιδρόντας σε χαμηλότερης ανάλυσης εκδόσεις αυτών
slide17
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
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
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
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
Κίνηση

Προσομοίωση

Dreamworks Ice Age

Dreamworks Antz

slide22
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
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
RT Rendering

Real-time Rendering

slide25
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
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
RT Rendering

Real-time Rendering – Τεχνολογία Software

ID software Doom III screenshots

slide28
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
Φωτορεαλισμός

Mattes

Colour calibration

Camera tracking

Photon maps

Deep shadows

Layered textures

Φωτορεαλισμός

The Mummy

slide30
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