Przegląd metod renderingu czasu rzeczywistego dla fotorealistycznych wizualizacji architektonicznych



Podobne dokumenty
Karty graficzne możemy podzielić na:

Plan wykładu. Akcelerator 3D Potok graficzny

Karta graficzna karta rozszerzeo odpowiedzialna generowanie sygnału graficznego dla ekranu monitora. Podstawowym zadaniem karty graficznej jest

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

PORÓWNANIE WYDAJNOŚCI JĘZYKÓW CIENIOWANIA CG I HLSL

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

Grafika komputerowa i wizualizacja

Oświetlenie. Modelowanie oświetlenia sceny 3D. Algorytmy cieniowania.

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

Projekty filmów i prezentacji multimedialnych oraz kampanie reklamowe.

Animowana grafika 3D. Opracowanie: J. Kęsik.

Model oświetlenia. Radosław Mantiuk. Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

HDR. Obrazy o rozszerzonym zakresie dynamiki

Algorytmy renderingu dla programowalnych jednostek graficznych. prof. dr hab. inż. Maria Pietruszka mgr inż. Dominik Szajerman

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

Programowanie gier komputerowych Tomasz Martyn Wykład 6. Materiały informacje podstawowe

Przyspieszanie sprzętowe

GRAFIKA KOMPUTEROWA. Rozwiązania sprzętowe i programowe. Przyspieszanie sprzętowe. Synteza i obróbka obrazu

GRAFIKA KOMPUTEROWA. Rozwiązania sprzętowe i programowe. Przyspieszanie sprzętowe. Synteza dźwięku i obrazu

Gry komputerowe: efekty specjalne cz. 2

SYMULACJA OPADÓW ATMOSFERYCZNYCH I POKRYWY ŚNIEŻNEJ W GENERATORZE OBRAZU JASKIER IG

Synteza i obróbka obrazu. Algorytmy oświetlenia globalnego

Synteza i obróbka obrazu. Modelowanie obiektów 3D

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Zaawansowana Grafika Komputerowa

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

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Algorytmy oświetlenia globalnego

Wykład 4. Rendering (1) Informacje podstawowe

Grafika komputerowa. Obraz w informatyce

Karta przedmiotu. Podstawy programowania procesorów graficznych. realizowanego w ramach projektu PO WER

Obraz realistyczny. Realizm w grafice komputerowej. Realizm modelu: z!o#one siatki wielok$tów. Realizm modelu geometrycznego. Realizm modelu: spline'y

Gry Komputerowe Laboratorium 4. Teksturowanie Kolizje obiektów z otoczeniem. mgr inż. Michał Chwesiuk 1/29. Szczecin, r

Synteza i obróbka obrazu HDR. Obrazy o rozszerzonym zakresie dynamiki

Praktyczne zastosowanie grafiki komputerowej

Przygotowanie grafiki 3D do gier komputerowych

Wyświetlanie terenu. Clipmapy geometrii

Analiza moż liwości i porównanie nowych ję zyków do programowania grafiki

Efekty dodatkowe w rasteryzacji

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

Autodesk 3D Studio MAX Teksturowanie modeli 3D

Wprowadzenie do grafiki komputerowej. W. Alda

OpenGL - Open Graphics Library. Programowanie grafiki komputerowej. OpenGL 3.0. OpenGL - Architektura (1)

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

GRAFIKA CZASU RZECZYWISTEGO Podstawy syntezy grafiki 3D i transformacji geometrycznych

Grafika komputerowa. Model oświetlenia. emisja światła przez źródła światła. interakcja światła z powierzchnią. absorbcja światła przez sensor

Synteza i obróbka obrazu. Tekstury. Opracowanie: dr inż. Grzegorz Szwoch Politechnika Gdańska Katedra Systemów Multimedialnych

Zaawansowane systemy programowania grafiki. Wprowadzenie. Podstawy OpenGL

wizualizacje animacje reklama inwestycji PROMOCJA ARCHITEKTURY ZAUFANY PARTNER

Architektura Procesorów Graficznych

Wprowadzenie do grafiki maszynowej. Wprowadzenie do historii OpenGL

Grafika komputerowa Tekstury

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

a. Czym różni się sposób liczenia odbicia zwierciadlanego zaproponowany przez Phonga od zaproponowanego przez Blinna?

Grafika komputerowa i wizualizacja. dr Wojciech Pałubicki

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Bartłomiej Filipek

GRK 4. dr Wojciech Palubicki

Programowanie procesorów graficznych GPGPU

Rendering sceny z modelem węzła

4. Oprogramowanie OCR do rozpoznawania znaków 39

Mikołaj Kania Waldemar Korłub Jakub Krajewski

1. Założenia i cele przedmiotu: 2. Określenie przedmiotów wprowadzających wraz z wymaganiami wstępnymi:

CYFROWA SYNTEZA FOTOREALISTYCZNYCH OBRAZÓW W ŚRODOWISKU 3D

Systemy graficzne. dr inż. Mariusz Szwoch

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

Wszystko czego potrzebujemy do wykonania powyższego znajduje się w jednym produkcie: InteriCAD T5 Pro.

Julia 4D - raytracing

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

Uchwała Nr 59/2016/IX Senatu Politechniki Lubelskiej z dnia 15 grudnia 2016 r.

Grafika 3D na przykładzie XNA 3.1

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

Klaster Medialny. Strategia rozwoju Łodzi i regionu poprzez rozwój lokalnej branży medialnej PWSFTViT im. L.Schillera

Karty graficzne: budowa, zasada działania, standardy, parametry, dodatkowe funkcje

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2015/2016

Architektura systemów komputerowych Ćwiczenie 3

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

RENDERING W CZASIE RZECZYWISTYM. Michał Radziszewski

Elementy składowe karty graficznej

Techniki animacji komputerowej

OpenGL przezroczystość

Planowanie, realizacja i dokumentacja wzorcowego procesu digitalizacji 3D

Narzędzia wizualizacji - AutoCAD 2013 PL

Scena 3D. Cieniowanie (ang. Shading) Scena 3D - Materia" Obliczenie koloru powierzchni (ang. Lighting)

KILKA SŁÓW O GRAFICE KOMPUTEROWEJ

Grafika komputerowa. Grafika komputerowa. Grafika komputerowa

Graficzny edytor cieniowania

Architektura Komputerów

Multimedializacja obiektu zabytkowego na przykładzie Pałacu Biskupów Krakowskich w Kielcach. Wojciech Pazik Muzeum Narodowe w Kielcach

Wykorzystanie grafiki wektorowej do tworzenia elementów graficznych stron i prezentacji

OpenGL : Oświetlenie. mgr inż. Michał Chwesiuk mgr inż. Tomasz Sergej inż. Patryk Piotrowski. Szczecin, r 1/23

GRAKO: ŚWIATŁO I CIENIE. Modele barw. Trochę fizyki percepcji światła. OŚWIETLENIE: elementy istotne w projektowaniu

Elementy do grafiki komputerowej. Wprowadzenie

Skanery 3D firmy Z Corporation Z Corporation

Wprowadzenie. Artur Staszczyk Bartłomiej Filipek

Oświetlenie obiektów 3D

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

GRAFIKA CZASU RZECZYWISTEGO Wstęp do programowania grafiki czasu rzeczywistego.

Wprowadzenie. Karty graficzne możemy podzielić na:

1 Temat: Vertex Shader

Transkrypt:

Przegląd metod renderingu czasu rzeczywistego dla fotorealistycznych wizualizacji architektonicznych prof. dr hab. Inż. Maria Pietruszka mgr inż. Anna Służewska Instytut Informatyki Politechniki Łódzkiej

Plan prezentacji Wstęp do wizualizacji wnętrz Podział wizualizacji z technicznego punktu widzenia Podział wizualizacji z punktu widzenia celu Metody renderingu czasu rzeczywistego w wizualizacjach architektonicznych

Wizualizacja wnętrz Jest formą graficznej komunikacji pomiędzy projektantem a odbiorcą, polegającą na przedstawieniu danych w sposób zrozumiały dla jak największej grupy widzów. Rzut parteru http://www.domnahoryzoncie.pl/

Plan prezentacji Wstęp do wizualizacji wnętrz Podział wizualizacji z technicznego punktu widzenia Podział wizualizacji z punktu widzenia celu Metody renderingu czasu rzeczywistego w wizualizacjach architektonicznych

Podział wizualizacji z technicznego punktu widzenia Wizualizacja wnętrz Statyczna Dynamiczna Animacja Interaktywne zwiedzanie

Wizualizacja statyczna

Wizualizacja dynamiczna -> animacja http://www.aversis.be/3dexperiments/video/appartment_full.htm

Wizualizacja dynamiczna -> interakcja http://webidea.pl/wizualizacja

Wizualizacja dynamiczna -> interakcja Interaktywna wizualizacja zabytkowej architektury Dziekanat Wydziału FTIMS B. Czopek, Instytut Informatyki PŁ 2006 promotor: prof. dr hab. inż. Maria Pietruszka

Wizualizacja dynamiczna -> interakcja Interaktywna wizualizacja projektów architektonicznych D. Garstka, Instytut Informatyki PŁ 2006 promotor: prof. Lesław Miśkiewicz

Plan prezentacji Wstęp do wizualizacji wnętrz Podział wizualizacji z technicznego punktu widzenia Podział wizualizacji z punktu widzenia celu Metody renderingu czasu rzeczywistego w wizualizacjach architektonicznych

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu komercyjno-projektowa stosowana w celu komunikacji między projektantem a klientem w trakcie realizacji projektu, dla celów analizy, np. doboru optymalnego oświetlenia, rewitalizacji, rekonstrukcji, Wnętrze rekonstruowanej synagogi Pod Białym Bocianem we Wrocławiu: fotografia i wizualizacja ( Archikon-Karst-Project)

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu Interaktywna wizualizacja rewitalizowanego Budynku Trzech Wydziałów Politechniki Łódzkiej R. Piechocki, Instytut Informatyki PŁ 2002

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu edukacyjna i popularyzatorska wirtualne wnętrza: galerie, pałace, świątynie Kompleks świątynny Phimai (Tajlandia) Wirtualne Muzeum Sztuki w Łodzi Instytut Informatyki PŁ 2002

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu konkursowa na przetarg lub konkurs, M. Karpiak, Festiwal Lodz-Design 2007 Gus Capote, Preconstruct, Wielka Brytania, I miejsce w konkursie Architectural 3D AWARDS 2006 w kategorii ujęcia statycznego (http://www.cgarchitect.com/3dawards/).

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu filmy i gry komputerowe mogą ukazywać architekturę kiedyś istniejącą, taką która mogłaby zaistnieć i fantastyczną; ważna jest wizja twórcy filmu lub gry. Film Lustro, P. Byliński, Instytut Informatyki PŁ 2005

Podział wizualizacji z punktu widzenia celu wirtualne studia telewizyjne wirtualne dekoracje (wnętrza) zastępują rzeczywiste. Aktor w Blue-boxie Podgląd Materiał filmowy skluczowany z tłem wygenerowanym przez komputer

Plan prezentacji Wstęp do wizualizacji wnętrz Podział wizualizacji z technicznego punktu widzenia Podział wizualizacji z punktu widzenia celu Metody renderingu czasu rzeczywistego w wizualizacjach architektonicznych

Interaktywne zwiedzanie wnętrz Interaktywne zwiedzanie wymaga generowania nowych obrazów w czasie równoległym do zmian punktu widzenia - zmiany kierunku obserwacji lub zmiany położenia obserwatora. Dla interaktywnych wycieczek architektonicznych za minimum należy uznać rendering 20 obrazów/sekundę.

Technologie globalnego oświetlenia Lightscape 7h Autodesk VIZ 15 min. bez Globalnego Oświetlenia z Globalnym Oświetleniem

Poszukiwanie rozwiązań Rozwiązania szuka się w: renderingu bazującym na obrazach przechowujących właściwości wizualizowanej przestrzeni niestandardowym potoku renderingu dostępnym we współczesnych kartach graficznych z programowalnymi jednostkami Pixel Shader i Vertex Shader.

Charakterystyka powierzchni Materiały rozpraszające

Charakterystyka powierzchni Materiały zwierciadlane

Charakterystyka powierzchni Materiały błyszczące (polerowane)

Charakterystyka powierzchni Materiały przeźroczyste

Tekstury Tekstura to odwzorowanie barwy, chropowatości, jasności i innych właściwości powierzchni z uwzględnieniem punkt widzenia i zachowania perspektywy. Tekstura składa się z: zbioru danych opisujących cechy obiektu (np. map tekstury, wzorów matematycznych), metody odwzorowania (mapowania) tych danych na obiekt. Mapa tekstury Mapowanie płaskie Mapowanie sferyczne Mapowanie uvw

Oświetlenie Oświetlenie zapisujemy w: mapach światła (ang. light map) mapach tekstur przygotowanych na podstawie dokumentacji fotograficznej obrazach otoczenia rzeczywistego (mapa środowiska) w postaci map sześciennych lub map dwuwymiarowych (sferycznych)

Mapy fotograficzne StaveChurchinOslo MarciJarzyna

Wygląd powierzchni Tworząc wygląd powierzchni obiektu wykorzystujemy np. technikę bump mapping (mapa wybojów), normal mapping (mapy zwichrowanych normalnych), displacement mapping (mapowania przemieszczeń) Bump mapping Bump mapping Displacement mapping

Pixel i Vertex Shader Pixel Shader programowalna jednostka odpowiedzialna za wyliczanie koloru Vertex Shader jednostka odpowiedzialna za wyliczenie położenia wierzchołków wielokątów w przestrzeni Geometry Shader operuje na pojedynczym wierzchołku, linii bądź trójkącie (tzw. prymitywnych elementach); pozwala na modelowanie utworzonej już siatki w praktycznie dowolny sposób Unified shaders DirectX 10 - Shader Model 4.0

Pixel i Vertex Shader Pixel i Vertex Shader pojawiły się wraz z kartami: nvidia GForce3 ATI Radeon 8500 Języki wysokiego poziomu do tworzenia shaderów to: HLSL (Microsoft, język cieniowaniabiblioteki DirectX) Cg (nvidia) GLSL (rozszerzenie biblioteki OpenGL)

Demo Chameleon

Demo Human Head prezentuje realistyczne odwzorowanie twarzy aktora Douga Jonesa renderowanej w czasie rzeczywistym przedstawia nową formułę obliczania rozpraszania podpowierzchniowego; kolorowe tekstury o rozmiarach 4096 x 4096 zapewniają fotorealistyczną jakość szczegółów w pojedynczej klatce mamy 17 tekstur o łącznej wielkości ponad 40 milionów pikseli, z których każdy oświetlany jest za pomocą programów shaderowych. Oznacza to obróbkę ponad 1,2 miliarda pikseli w każdej sekundzie!

Demo Human Head

Demo World in Conflict

Demo Crysis

Demo BioShock

Artykuły 1. SIGGRAPH 2006 1-4.08.2006 Advanced Real-Time Rendering in 3D Graphics and Games ; Christopher Oat, Pedro V. Sander, ATI Research Jason L. Mitchell, Valve Software Carsten wenzel, Crytek GmbH Alex Evans, Bluespoon 2. Unified shaders oraz DirectX 10 czyli Shader Model 4.0 autor: Tomasz Niechaj - Focus 3. SIGGRAPH 2007 5-9.08.2007 Advanced Real-Time Rendering in 3D Graphics and Games ; Christopher Oat, AMD Graphics, 3D Application Research Group Jason L. Mitchell, Chris Green, Valve Software Johan Andersson, DICE Martin Mittring, Crytek GmbH Shanon Drone, Microsoft Corporation Nico Galoppo, University of North Carolina at Chapel Hill