Фотореализм в компьютерной графике Термины направления методы рендеринга

Фотореализм в компьютерной графике Термины, направления, методы рендеринга

Есть такие правила…

Структура лекции Термины «Рендеринг» и «Фотореализм» n Основные направления фотореализма в КГ n Физическая модель рендеринга. Основное уравнение. n Основные фотореалистические эффекты n Методы фотореалистического рендеринга n Принципы художественного фоторелизма по Флемингу n Фотореализм в САПР n

Литература по теории n Шикин Е. В. , Боресков А. В. «Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения» n Иванов В. П. , Батраков А. С. «Трёхмерная компьютерная графика»

Термин «Рендеринг» Ре ндеринг (англ. rendering – «отрисо вка» ) в вка ндеринг компьютерной графике – это процесс получения растрового изображения по 3 D модели, с помощью компьютерной программы. Синоним термину «Визуализация»

Термин «Фотореализм» n Фотореализм – направление в живописи, возникшее в США в конце 1960 -х, а затем, распространившееся в 1970 -х годах в Европе. n Также фотореализмом называют направление компьютерной графики, стремящееся к тому, чтобы конечное изображение было неотличимо от фотографии. Свободная энциклопедия «Википедия» (http: //ru. wikipedia. org/wiki/Фотореализм)

Фотореалистическое изображение отрендерено в POV-Ray 3. 6. Модели кувшина, стаканов и пепельницы созданы в Rhinoceros 3 D, модель игральной кости – в Cinema 4 D.

Основные направления фотореализма в КГ 1. Физически корректный рендеринг (научный) n Качество важнее всего 2. Художественный рендеринг n n Правдоподобность Субъективизм 3. Рендеринг в 3 D компьютерных играх n Скорость важнее качества

1. Физически корректный рендеринг n Качество важнее всего

2. Художественный рендеринг n Правдоподобность, субъективизм

3. Рендеринг в 3 D компьютерных играх n Скорость важнее качества

Физическая модель Основное уравнение рендеринга где Lo – свет, излучаемый поверхностью в точке x в направлении вектора w, Le – собственное излучение поверхности в точке x в направлении w, Li – излучение пришедшее в точку x, n – нормаль к поверхности в точке x, fr – двунаправленная функция распределения отражений поверхности (BRDF).

Важные для фотореалистичности физические эффекты и явления n Отражение света n зеркальное, глянцевое, диффузное Тени и полутени n Фактура и текстура поверхностей n Преломление света в прозрачных объектах (каустики) n Атмосферные явления n n туман, осадки, молнии Волосы, шерсть n Размытие глубины n

Основные методы фотореалистичного рендеринга Все методы рендеринга представляют собой какое-то приближенное решение основного уравнения рендеринга 1. Ray casting (Бросание лучей) 2. Ray tracing (Трассировка лучей) 3. Radiosity (Метод излучательности)

1. Ray casting (Бросание лучей) n n Луч прослеживается до первого столкновения с объектом. Однотонная закраска, Закраска Гуро, Закраска Фонга. + Просто и быстро – Не позволяет моделировать эффекты преломления и тени Сцена

Ray casting + Закраска Гуро

2. Ray tracing (Трассировка лучей) n Луч прослеживается c отражениями и преломлениями до тех пор пока: n n луч не выйдет за пределы сцены интенсивность луча будет выше порога чувствительности n Виды трассировки: Прямая Обратная Двунаправленная Источник лучей Приемник Качество Скорость Ограничения Источники света Камера Оч. высокое Оч. низкая Камера Источники света Среднее Средняя Нет диффузного света Камера и источники света Высокое Низкая Сцена

Ray tracing – Отражения

Ray tracing – Преломление

3. Radiosity (Метод излучательности) n n n Поверхность объектов разбиваются на лоскуты (patches) В каждый из этих лоскутков осуществляется рендеринг сцены с целью расчета ее освещенности в данной точке Процесс многократно повторяется, моделируя распространение диффузного света + Учет диффузного отраженного и преломленного света + Высококачественные полутени – Учитывает лишь диффузный свет – Очень медленный

Radiosity – Учет диффузного отражения

Radiosity – Учет диффузного отражения и преломления

Принципы художественного фотореализма (по Флемингу) Беспорядок и хаос n Соответствие сцены ожиданиям зрителей n Отражающие поверхности n Закругленные края объектов n Пыль, грязь, трещины и царапины на объектах n Толщина материала объекта n Рассеянный свет n

Фотореализм в САПР n Готовые фоны n Типичные положения источников n Библиотеки готовых материалов типичных для отрасли n Параметры шероховатости света

Чего сегодня изучали? n n Термины «Рендеринг» и «Фотореализм» Основные направления фотореализма в КГ n n n Физическая модель рендеринга. Основное уравнение. Основные фотореалистические эффекты Методы фотореалистического рендеринга n n n Физически корректный Художественный Рендеринг в 3 D играх Ray casting Ray tracing Radiosity Принципы художественного фоторелизма по Флемингу Фотореализм в САПР

Литература по теории n Шикин Е. В. , Боресков А. В. «Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения» n Иванов В. П. , Батраков А. С. «Трёхмерная компьютерная графика»

Литература по практике художественного фотореализма n Флеминг Б. «Фотореализм. Профессиональные приемы работы» n Флеминг Б. «Создание трехмерных персонажей. Уроки мастерства» n Флеминг Б. «Моделирование растений и насекомых. Уроки мастерства» n Флеминг Б. , Доббс Д. «Методы анимации лица. Мимика и артикуляция»

а сегодня просто… спасибо за внимание! (: