Grafika Komputerowa Wykład 4. Synteza grafiki 3D. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/30

Podobne dokumenty
Bartosz Bazyluk SYNTEZA GRAFIKI 3D Grafika realistyczna i czasu rzeczywistego. Pojęcie sceny i kamery. Grafika Komputerowa, Informatyka, I Rok

GRAFIKA CZASU RZECZYWISTEGO Podstawy syntezy grafiki 3D i transformacji geometrycznych

Zaawansowana Grafika Komputerowa

Grafika Komputerowa Wykład 5. Potok Renderowania Oświetlenie. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/38

Plan wykładu. Akcelerator 3D Potok graficzny

2 Przygotował: mgr inż. Maciej Lasota

Modelowanie i wstęp do druku 3D Wykład 1. Robert Banasiak

Grafika komputerowa i wizualizacja

Transformacje obiektów 3D

Grafika Komputerowa, Informatyka, I Rok

0. OpenGL ma układ współrzędnych taki, że oś y jest skierowana (względem monitora) a) w dół b) w górę c) w lewo d) w prawo e) w kierunku do

Ćwiczenia nr 4. TEMATYKA: Rzutowanie

Wybrane aspekty teorii grafiki komputerowej - dążenie do wizualnego realizmu. Mirosław Głowacki

Animowana grafika 3D. Opracowanie: J. Kęsik.

Grafika Komputerowa Wykład 6. Teksturowanie. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/23

Grafika komputerowa i wizualizacja. dr Wojciech Pałubicki

Wybrane aspekty teorii grafiki komputerowej - dążenie do wizualnego realizmu. Mirosław Głowacki

Grafika Komputerowa, Informatyka, I Rok

Techniki animacji komputerowej

1 Wstęp teoretyczny. Temat: Manipulowanie przestrzenią. Grafika komputerowa 3D. Instrukcja laboratoryjna Układ współrzędnych

Bartosz Bazyluk Wprowadzenie Organizacja i tematyka zajęć, warunki zaliczenia.

Bartosz Bazyluk Wprowadzenie Organizacja i tematyka zajęć, warunki zaliczenia.

KARTA KURSU (realizowanego w module specjalności) Modelowanie 3D

GRK 2. dr Wojciech Palubicki

KARTA KURSU (realizowanego w module specjalności) Modelowanie 3D

Wybrane aspekty teorii grafiki komputerowej - dążenie do wizualnego realizmu. Mirosław Głowacki

Bartosz Bazyluk Wprowadzenie Organizacja i tematyka zajęć, warunki zaliczenia.

Programowanie Procesorów Graficznych

Trójwymiarowa grafika komputerowa rzutowanie

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY. Optoelektroniczne pomiary aksjograficzne stawu skroniowo-żuchwowego człowieka

gdzie (4.20) (4.21) 4.3. Rzut równoległy

Wykład 4. Rendering (1) Informacje podstawowe

Grafika komputerowa Wykład 4 Geometria przestrzenna

OpenGL i wprowadzenie do programowania gier

Architektura Procesorów Graficznych

Rysunek 1: Okno timeline wykorzystywane do tworzenia animacji.

Systemy wirtualnej rzeczywistości. Podstawy grafiki 3D

Grafika Komputerowa. Wykład 8. Przygotowanie do egzaminu. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/32

Rok akademicki: 2017/2018 Kod: JFM s Punkty ECTS: 7. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

i = [ 0] j = [ 1] k = [ 0]

KILKA SŁÓW O GRAFICE KOMPUTEROWEJ

Przygotowanie grafiki 3D do gier komputerowych

CYFROWA SYNTEZA FOTOREALISTYCZNYCH OBRAZÓW W ŚRODOWISKU 3D

Załącznik KARTA PRZEDMIOTU. KARTA PRZEDMIOTU Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki, Rok akademicki: 2009/2010 KOMPUTEROWA

GRAFIKA KOMPUTEROWA podstawy matematyczne. dr inż. Hojny Marcin pokój 406, pawilon B5 Tel.

Praktyczne zastosowanie grafiki komputerowej

1 LEKCJA. Definicja grafiki. Główne działy grafiki komputerowej. Programy graficzne: Grafika rastrowa. Grafika wektorowa. Grafika trójwymiarowa

TEMAT :Animacja Komputerowa. Projekt współfinansowany w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

OPISY PRZESTRZENNE I PRZEKSZTAŁCENIA

Obraz jako funkcja Przekształcenia geometryczne

Mobilne Aplikacje Multimedialne

Z ostatniego wzoru i zależności (3.20) można obliczyć n6. Otrzymujemy (3.23) 3.5. Transformacje geometryczne

1. Prymitywy graficzne

Architektura Komputerów

Mobilne Aplikacje Multimedialne

Podstawy grafiki komputerowej

Przekształcenia geometryczne w grafice komputerowej. Marek Badura

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 12 AiR III

SYMULACJA OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I POKRYWY ŚNIEŻNEJ W GENERATORZE OBRAZU JASKIER IG

Synteza i obróbka obrazu. Modelowanie obiektów 3D

Sphere tracing: integracja z klasycznymi metodami symulacji i renderingu

Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 3

Podstawy 3D Studio MAX

SYSTEMY PROJEKCJI STEREOSKOPOWEJ W ANIMACJACH KOMPUTEROWYCH. Techniki projekcji Generowanie wizyjnego sygnału stereoskopowego Instalacje mobilne

Śledzenie promieni w grafice komputerowej

Wprowadzenie do grafiki komputerowej. W. Alda

Pracownia Technik Reklamy Semestr Jesienno-Zimowy 2012/2013

GLKit. Wykład 10. Programowanie aplikacji mobilnych na urządzenia Apple (IOS i ObjectiveC) #import "Fraction.h" #import <stdio.h>

Transformacje. dr Radosław Matusik. radmat

GRAFIKA CZASU RZECZYWISTEGO Wprowadzenie do OpenGL

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

X. ELEMENTY GRAFIKI ANIMOWANEJ

Notacja Denavita-Hartenberga

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

KARTA KURSU. Grafika komputerowa

SYNTEZA OBRAZU. Wprowadzenie. Synteza obrazu

Rzutowanie DOROTA SMORAWA

Aleksandra Zając. Raport. Blender. Pokemon: Eevee

Geometria Lista 0 Zadanie 1

Temat: Transformacje 3D

Julia 4D - raytracing

Karty graficzne możemy podzielić na:

Polski Kurs Blendera: Animacja: Dopesheet Opublikowany

Animowana grafika 3D Laboratorium 1

Grafika 3D i multimedia

Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Autodesk 3D Studio MAX Teksturowanie modeli 3D

Symetria w fizyce materii

Wyświetlanie obrazu Techniki wyświetlania obrazu i ich zastosowanie w grach.

IRONCAD. TriBall IRONCAD Narzędzie pozycjonujące

Gry Komputerowe - laboratorium 0

BLENDER- Laboratorium 1 opracował Michał Zakrzewski, 2014 r. Interfejs i poruszanie się po programie oraz podstawy edycji bryły

Modelowanie jako sposób opisu rzeczywistości. Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechnika Łódzka

Automatyczne tworzenie trójwymiarowego planu pomieszczenia z zastosowaniem metod stereowizyjnych

GRAFIKA KOMPUTEROWA. Plan wykładu. 1. Początki grafiki komputerowej. 2. Grafika komputerowa a dziedziny pokrewne. 3. Omówienie programu przedmiotu

Grafika komputerowa Wykład 9 Algorytmy wyznaczania obiektów zasłonietych

Bartosz Bazyluk OpenGL Współczesne podejście do programowania grafiki Część II: Programy cieniujące (shadery)

Autodesk 3D Studio MAX Podstawy modelowania 3D

Programowanie gier komputerowych Tomasz Martyn Wykład 6. Materiały informacje podstawowe

W odniesieniu do wszystkich zajęć: Ocena dopuszczająca: Uczeń:

Transkrypt:

Wykład 4 mgr inż. 1/30

Synteza grafiki polega na stworzeniu obrazu w oparciu o jego opis. Synteza obrazu w grafice komputerowej polega na wykorzystaniu algorytmów komputerowych do uzyskania obrazu cyfrowego na podstawie opisu zawartości. polega na rekonstrukcji obrazu zawierającego elementy umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej. Opis elementów obrazu nazywany jest sceną. Celem syntezy grafiki 3D jest uzyskanie obrazu dwuwymiarowego będącego wizualizacją trójwymiarowej sceny przy ustalonych parametrach. 2/30

Zawiera w sobie opis i położenie brył, kamerę, źródła światła itd. Algorytm Proces przetwarzania sceny i generowanie na jego podstawie nazywamy renderingiem. Obraz Wynik w postaci dwuwymiarowego obrazu rastrowego. 3/30

Rendering Grafika rzeczywista Celem jest wyrenderowanie trójwymiarowej sceny w najlepszej jakości. Celem jest wyrenderowanie danego obrazu w jak najkrótszym czasie (np. 16ms 60 klatek na sekundę). Nieograniczony renderowanie! na Próba implementacji zjawisk optycznych występujących w rzeczywistości w taki sposób, aby były bardzo podobne, lub wręcz idealnie odwzorowane. W celu przyspieszenia obliczeń stosuje się uproszczenia w implementacji zjawisk zachodzących w prawdziwym świecie. Wykorzystywana w filmach, reklamach, komputerowo generowanych obrazach, w sztuce Upraszcza się jakość renderowanej sceny, obiektów 3D, modelu oświetlenia, nie symuluje się także części zjawisk. Wykorzystywana w grach komputerowych, symulacjach, wirtualnej rzeczywistości. czas 4/30

Brak ograniczeń czasowych w czasie procesu renderingu. Generowanie pojedynczej klatki obrazu może trwać od kilku sekund do nawet kilku dni! Algorytmy używane mają za zadanie naśladować rzeczywiste zjawiska optyczne. Przykładowe algorytmy : Ray Tracing Photon Mapping 5/30

Konieczność uzyskania płynnych animacji Najczęściej 60 klatek na sekundę, często nawet krócej. Użycie uproszczeń w celu przyspieszenia renderingu. Redukcja szczegółowości Uproszczony model oświetlenia Ograniczona symulacja zjawisk wizualnych 6/30

zawiera opis elementów wirtualnego świata. Składa się z : Obiekty Bryła, położenie, kierunek obrotu, skala itd. Cechy obiektów Kolor i typ materiału, tekstura. Położenie, kierunek widzenia, kąt widzenia, typ. Źródła światła Rodzaj, intensywność, położenie. Parametry środowiska Mgła, dym itd. 7/30

Obiekty zawarte w scenie nazywamy modelami. Modele to geometryczna reprezentacja obiektów. Sam model nie jest grafiką, jest opisem obiektu. Podobieństwo do grafiki wektorowej. 8/30

Model składa się z wierzchołków. Wierzchołki te łączą się w wielokąty (ang. Polygons), które tworzą powierzchnię obiektu. Wierzchołki mogą się różnie łączyć w poligony, zależnie od zastosowania. Mogą to być trójkąty, czworokąty itd. 9/30

Model High-poly Model Low-poly Stosuje się w grafice realistycznej z uwagi na dużą ilość szczegółów. Stosuje się w grafice czasu z uwagi na dokonane uproszczenia. 10/30

Modele tworzy się w wyspecjalizowanym oprogramowaniu do tworzenia grafiki 3D, np : Blender 3ds Max Maya Google SketchUp 11/30

Układ współrzędnych Obiekty są zawarte w układzie współrzędnych kartezjańskich. Jednostki w tych układach są arbitralne, można przyjąć dowolną wartość, np. jednostka to jeden metr, jeden cal, 24 cm, 2 ft... Układ osii może się różnić w zależności od użytego oprogramowania. Układ prawoskrętny - np. OpenGL Układ lewoskrętny - np. Blender 12/30

Często zdarza się, że na scenie występuje więcej niż jedna instancja obiektu różniąca się położeniem, orientacją i wielkością. Kopiowanie wszystkich wierzchołków drugiego nie jest optymalne. z Przesuwanie obiektów za pomocą wierzchołków także nie jest optymalne. edytowania Do obydwóch przytoczonych sytuacji stosuje się przekształcenia. jednego obiektu do wszystkich 13/30

modelu W procesie renderowania mnoży się każdy wierzchołek przez macierz modelu (ang. model matrix). Macierz modelu to iloczyn macierzy transformujących bryłę. Każda z tych macierzy wykonuje jedną z podstawowych transformacji geometrycznych. Translację - przesunięcie obiektu. Rotację - zmianę orientacji obiektu o daną oś. Skalowanie - zmiana wielkości obiektu. 14/30

modelu 15/30

modelu 16/30

Ważnym elementem sceny jest także kamera. sceny jest to wirtualne oko, z którego obserwujemy świat. posiada swoje położenie w przestrzeni sceny, a także punkt patrzenia. Manipulacja kamerą pozwala nam wyświetlić tę samą scenę z wielu innych punktów odniesienia. 17/30

Różne punkty widzenia w zależności od położenia kamery. Nieodpowiednie operowanie kamerą skutecznie poprawnemu przedstawienie wyrenderowaniem sceny. Ekipy filmowe tworzące animacje wykorzystywania wirtualnych kamer. zatrudniają zapobiegnie specjalistów od 18/30

Pojedynczy rzut kamery nie jest w stanie wyświetlić wszystkich szczegółów sceny. W grafice czasu często pozwala się graczowi na manipulację kamerą. Należy poprawnie zaprojektować obsługę kamery w sposób poprawny dla wyświetlanej sceny. 19/30

Kamerę opisujemy za pomocą trzech parametrów : Pozycja (p) - współrzędne położenia kamery w przestrzeni sceny. Kierunek (d) - wektor patrzenia kamery. Wektor góry (u) - wektor wskazujący pion. 20/30

Wektor góry jest także ważnym elementem kamery, dzięki niemu możemy dobrać pion. Najczęściej ustawiany jako wektor (0, 1, 0) 21/30

Macierz widoku W OpenGL stosuje się parametry kamery w postaci macierzy widoku. 22/30

Rzut kamery Wyróżniamy dwa rzuty kamery. (po lewej) Rzut ortogonalny (po prawej) 23/30

W rzucie perspektywicznym kamery występują cztery parametry. Kąt widzenia (ang. field of view - FOV) Aspekt (ang. aspect) - proporcje ekranu Odległość płaszczyzny (ang. near clipping plane) bliskiego odcinania Odległość płaszczyzny (ang. far clipping plane) dalekiego odcinania 24/30

Kąt widzenia Kąt widzenia wyrażany w stopniach (70 po lewej, 35 po prawej). Jest tożsamy ze zmianą ogniskowej obiektywu. Nie jest tożsamy z przybliżeniem/oddaleniem kamery! 25/30

Aspekt Aspekt - proporcje boków podstawy ściętego ostrosłupa (ang. frustum). Stosunek szerokości do wysokości. 4:3, 16:9, 16:10... 26/30

Płaszczyzny odcinania Odległość płaszczyzn przycinania : Bliskiej - n Dalekiej - f Określają zakres odległości, w jakiej będzie renderowana scena. Ma związek z precyzją bufora głębokości - im większy zakres, tym większa szansa powstania problemu z-fighting. 27/30

Macierz projekcji W OpenGL stosuje się parametry związane z rzutem kamery w postaci macierzy projekcji. opisuje się za pomocą macierzy perspektywy. Można zastosować także rzut ortogonalny za pomocą macierzy ortogonalnej. 28/30

Podsumowanie Do przekształceń związanych z modelem stosujemy : Macierz modelu, która składa się z : Translacji Rotacji Skalowania Do przekształceń związanych z kamerą stosujemy : Macierz widoku, która składa się z : Pozycji kamery Kierunku patrzenia kamery Wektora góry Macierz projekcji, która składa się z : Kąt widzenia Aspektu Odległość płaszczyzny bliskiego odcinania Odległość płaszczyzny dalekiego odcinania 29/30

Wykład 4 Dziękuję za uwagę :) mgr inż. 30/30