mr - primena vektorske i rasterske grafike u fotorealističnom 3d renderovanju
TRANSCRIPT
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
1/80
UNIVERZITET SINGIDUNUM
Departman za poslediplomske studije
PRIMENA VEKTORSKE I RASTERSKE GRAFIKE
U FOTOREALISTINOM 3D RENDEROVANJU
M A S T E R R A D
Mentor: Student:
Prof. dr Dragan Cvetkovi Igor Pavlovi
Br. Indeksa:410575/2011
Beograd, 2013.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
2/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 2
S A D R A J
Predmet istraivanja ............................................................................................................... 5
Cilj istraivanja ...................................................................................................................... 6
Hipoteze istraivanja .............................................................................................................. 7
Metode istraivanja ................................................................................................................ 8
PRINCIPI RAUNARSKE GRAFIKE .............................................................................. 9
Grafiki standardi ................................................................................................................. 10
PHIGS ............................................................................................................................... 11
OpenGL ............................................................................................................................ 12
DirectX.............................................................................................................................. 12
HARDVER ............................................................................................................................. 13
Raunar................................................................................................................................. 13
Razvoj i primena .................................................................................................................. 13
Komponente ......................................................................................................................... 14
Render farma ........................................................................................................................ 17
SKENIRANJE ........................................................................................................................ 18
3D skeneri ............................................................................................................................ 19
TAMPANJE ......................................................................................................................... 20
FOTOGRAFIJA .................................................................................................................... 21
Analogna fotografija ............................................................................................................ 21
Digitalni fotoaparat .............................................................................................................. 22
Prikaz boja ............................................................................................................................ 24
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
3/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 3
VEKTORSKA GRAFIKA ................................................................................................... 26
Uvod ..................................................................................................................................... 26
Standardi ............................................................................................................................... 27
Formati ................................................................................................................................. 27
Programi ............................................................................................................................... 28
Corel DRAW ..................................................................................................................... 28
Adobe Illustrator............................................................................................................... 29
Oblici .................................................................................................................................... 30
Linije ................................................................................................................................. 30
Krive ................................................................................................................................. 30
Font ....................................................................................................................................... 31
RASTERSKA GRAFIKA .................................................................................................... 32
Uvod ..................................................................................................................................... 32
Programi ............................................................................................................................... 34
Photoshop ............................................................................................................................. 34
Osvetljenje ............................................................................................................................ 35
Layers ................................................................................................................................... 36
Standardi i formati ................................................................................................................ 37
3D RAUNARSKA GRAFIKA ......................................................................................... 39
Istorija ................................................................................................................................... 39
Programi ............................................................................................................................... 41
3DS Max ........................................................................................................................... 41
Maya ................................................................................................................................. 42
Standardi i formati ................................................................................................................ 43
Perspektiva ........................................................................................................................... 45
Kamera u perspektivi ........................................................................................................... 46
Modelovanje ......................................................................................................................... 47
Poligoni ............................................................................................................................ 47
Nurbs ................................................................................................................................ 47
Digital Sclupt .................................................................................................................... 47
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
4/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 4
VEKTOR U 3D MODELOVANJU ................................................................................... 48
Modifikatori ......................................................................................................................... 49
Projekcija osnove ............................................................................................................. 49
Nedestruktivno modifikovanje .......................................................................................... 49
Edit poly ............................................................................................................................ 51
RASTER U 3D MODELOVANJU ....................................................................................... 52
Konvertovanje rastera u 3D .................................................................................................. 52
Displacement mapping ..................................................................................................... 53
Bump mapping .................................................................................................................. 53
Parallax mapping ............................................................................................................. 54
MATERIJALI ........................................................................................................................ 55
Arch & Design ..................................................................................................................... 55
UVW mape ........................................................................................................................... 58
Blend materiali ..................................................................................................................... 59
Materijal Editor .................................................................................................................... 60
RENDEROVANJE ................................................................................................................ 61
Render engine ....................................................................................................................... 61
Ray tracing ........................................................................................................................... 62
Recursive ray tracing i Caustics ........................................................................................... 62
Photon mapping .................................................................................................................... 63
Global Illumination .............................................................................................................. 63
Render podeavanja .............................................................................................................. 64
KAMERA ............................................................................................................................... 65
Objektiv ................................................................................................................................ 65
Dubina polja ......................................................................................................................... 66
Parametri osvetljenja ............................................................................................................ 67
TEST SCENA ........................................................................................................................ 70
ZAKLJUAK........................................................................................................................ 79
LITERATURA ....................................................................................................................... 80
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
5/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 5
Predmet istraivanja
Prvi deo master rada opisuje osnove raunarske grafike, ureaje i principe na ijem
osnovu je nastala, kao i one na kojima se danas realizuje.
Drugi deo bazira se na osnovima vektorske, rasterske i 3d grafike, njihovim standardima,
formatima, programima i alatima koji e kasnije biti korieni u treem, finalnompristupnom
radu.
U treem delu bie prikazani najbolji i najefikasniji naini korienja vektorske grafike za
potrebe pripreme osnova trodimenzionalnih modela i rasterske grafike za pripremu slika i
tekstura, koje e u kombinaciji sa alatima za trodimenzionalnu vizuelizaciju omoguiti
postizanje fotorealistinih rezultata. Takoe, bie prikazaninaini utede vremena i resursa
bez uticaja na konaan ishod finalnog proizvoda.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
6/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 6
Cilj istraivanja
Nauni cilj istraivanja ovog master rada predstavlja prouavanje i primenu razliitih
tehnika trodimenzionalnog modelovanja, kombinovanog sa upotrebom vektorske i rasterske
grafike u cilju postizanja fotorealistinih rezultata trodimenzionalne vizuelizacije.
Praktini cilj istraivanja je demonstriranje tehnika pripreme, podeavanja i izrade
trodimenzionalnih modela i tekstura pomou kojih je mogue skratiti vreme renderovanja na
nain koje nee negativno uticati na kvalitet finalnog proizvoda.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
7/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 7
Hipoteze istraivanja
Opta hipoteza: Kreiranje trodimenzionalne vizuelizacije predstavlja komplikovan
proces kombinovanja rasterske i vektorske grafike, spojen matematiki tanim algoritmima
preraunavanja kretanja i odbijanja svetlosti, kako bi se na to fotorealistini nain simulirao
realan svet oko nas.
Posebna hipoteza: Zbog prirode prikaza trodimenzionalnih modela i okruenja na
dvodimenzionalni nain, mogue je izvriti zaobilaenje prikaza odreenih prirodnih pojava,kao i uproavanje prikaza odreenih materijala na takav nain da je mogue skratiti i
pojednostaviti proces bez negativnog uticaja na finalni ishod.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
8/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 8
Metode istraivanja
Metodoloku osnovu rada ini dijalektiki metod istraivanja koji se zasniva na
zakonitostima, posmatranju i istraivanju pojava kao i istorijskom razvoju. U
trodimenzionalnoj vizuelizaciji to predstavlja kombinovanje tri oblasti raunarske grafike i
matematike zakonitosti kroz raunarskeprocese u cilju postizanja eljenih rezultata.
Metoda analize i sinteze - proces kojim se analiziraju svi pojedinani faktori koji mogu da
utiu na postizanje fotorealistinih rezultata u trodimenzionalnoj vizuelizaciji.
Metoda indukcije i dedukcijeproces kojim se na osnovu prikupljenih rezultata istraivanja i
testiranja dolazi do validnih podataka koji e se primenjivati u procesu reprezentacije
stvarnog sveta putem 3D modela.
Metoda klasifikacije metod kojim se svaki pojedinani proces klasifikuje u odreene
kategorije i hijararhijski rea po prioritetu izrade.
Metoda deskripcijeproces u kome se klasifikovani metodi precizno opisuju i definiu.
Metoda kompilacije proces kojim se postojea saznanja, testovi i radovi iz oblasti
kombinuju u cilju postizanja to preciznijih rezultata trodimenzionalne vizuelizacije.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
9/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 9
PRINCIPI RAUNARSKE GRAFIKE
Raunarska grafika moe da se definie kao vizuelizacija slike napravljenje pomou
raunara. Interpretacija i razumevanje kompjutera kao i interpretacija dobijenih podataka
omoguena i olakana je korienjem raunarskegrafike. Njen razvoj je imao znaajan uticaj
na mnoge tipove medija to je dovelo je do revolucije animacije, filmova i industrije video
igrica.
Izraz raunarska grafika u irokom smislu koristi se za sve prikazano na raunaru osim teksta
ili zvuka (iako i prikaz teksta spada u raunarsku grafiku). Tipino, koristi se za sledeestvari:
Predstavljanje i manipulaciju slike pomou raunara
Razliite tehnologije koriene za stvaranje ili manipulaciju slika
Polje kompjuterske nauke koja prouava metode digitalne sinteze i
Manipulacije vizuelnog sadraja
Raunarski generisana slika (CGI - computer genereted imagery) je danas irokorasprostranjena i moe da se nadje u svim vizuelnim medijima.
Mnogi moni alati razvijeni su da na to bolji nain vizuelizuju podatke. Oni mogu biti
podeljeni u tri osnovne celine:
Alati za dvodimenzionalnu grafiku - 2D
Alati za trodimenzionalnu grafiku - 3D
Alati za animiranu grafiku
Napretkom tehnologije 3D grafika postaje sve prisutnija iako je 2D grafika i dalje najire
rasprostranjena. Raunarska grafika pojavila se kao pod-polje raunarske nauke koja izuava
metode digitalno sintetizovanog sadraja. Tokom prole dekade, dodatno su razvijena ostala
polja kao to su informatika vizuelizacija, kao i vizuelizacija trodimenzionih fenomena u
meteorologiji, medicini i biologiji gde je naglasak na realistinosti volumena, povrina,
osvetljenja itd.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
10/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 10
Grafiki standardi
Graphical Kernel System- GKS
Graphical Kernel System1je prvi ISO standard raunarske grafike uveden 1977.
godine. GKS obezbeuje set odlika za crtanje dvodimenzionalne vektorske grafike pogodne
za kreiranje grafikona i slinih aktivnostina rasterskim ureajima. Dizajniran je tako da bude
prenosan i itljiv na razliitim programerskim jezicima, grafikim ureajima i programima,
kako bi grafika bila identina na svim platformama.
GKS slike prave se od odreenog broja blokova za izgradnju. Blokovi ili primitives kako
se najee zovu, predstavljaju razliite delove koji mogu da se koriste kao komponente slike:
Polyline: sekvenca koja spaja linije kroz odreene take
Polymarker: marker koji oznaava sekvencu istim simbolom
Fillarea: prikazuje zatvorene povrine koristei teksture ili ablone
Glavni razvija i promoter GKS-a bio jeJos Luis Encarnao, direktorFraunhoferInstituta
za kompjutersku grafiku (IGD) u Nemakoj.
GKS je tokom osamedsetih i devedesetih godina korien kao osnova za (Digital Research's
GSX i GEM proizvode).
GKS standard objavljen je u sledeoj dokumentaciji:
ANSI standard ANSI X3.124 1985.
ISO standard ISO/IEC 7942, prvi deo 1985, drugi do etvrtog 1997-99.
ISO standard ISO 8651.
GKS-3D (Graphical Kernel System for Three Dimensions) ISO standard 8805 i 8806.
1University of Wollongong (http:// www. ro.uow.edu.au/)
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
11/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 11
PHIGS
PHIGS (Programmer's Hierarchical Interactive Graphics System) je API
(Application programming interface) standard za rederovanje trodimenzionalne grafike.
Tokom osamdesetih godina smatran je glavnim standardom za 3d grafiku. Sredinom
devedesetih zamenio ga je OpenGL. Re hijararhijski u nazivu odnosi se na funkciju PHIGS-
a koji je za razliku od veine grafikih sistema u osnovnom modelu imao ukljuen sistem
grafikona. Modeli se prave u CSS-u (Centralized Structure Store). Baza sadri svet koji
sadri i crtaneprimitivesi ostale atribute (boju, stil linije itd.)
The Vision and Autonomous Systems Center
CSS-ovi mogu da se dele izmeu vie virtuelnih uraaja, poznatih pod nazivom PHIGS
workstations gde svaki od njih moe da ima razliite naine prikaza.Prikazivanje slike na
ekranu u PHIGS-u je trostepeni proces; prvo se model napravi u CSS-u, potom bi se radna
stanica napravila i pokrenula i na kraju bi se model konektovao na radnu stanicu. U tom
trenutku stanica bi odmah renderovala model, a sve naknadne promene modela bi
momentalno bile prikazane na svim prikazima. PHIGS je imao slabe mogunosti
renderovanja osvetljenja scena to je dodato u PHISG+-u.
PHIGS+ je funckionisao na slian nain stim to je bio dodat metod osvetljenja u okviru 3D
scene. Pored toga, uveo je i nove napredne grafike primitives kao to su (Nonuniform
Rational B-spline(NURBS) povrine. PHIGS standard objavljen je u sledeoj dokumentaciji:
ISO standard ISO/IEC 9592 i ISO/IEC 95932
2http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_tc_browse.htm?commid=45252
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
12/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 12
OpenGL
OpenGL (Open Graphics Library)3 je multiplatformski jezik (API) za renderovanje
dvodimenzionalne i trodimenzionalne raunarske grafike. Tipino se koristi u interakciji sa
grafikom karticom (Graphics processing unit - GPU), kako bio iskoristio mogunosti
akceleracije ureaja za svrhe renderovanje. Razvila ga je (Silicon Graphics IncSGI).
Puten je u rad 1992. godine i od tad se koristi za CAD, prikaz virtuelne realnosti, naunu
vizuelizaciju, informatiku vizuelizaciju, simulatore letenja i video igrice. OpenGL-om
upravlja neprofitabilni konzorcijum Khronos grupa. Ona kreira standarde za akceleraciju
paralelnih operacija, grafike, procesuiranja senzora i dinamike grafike za razliite platforme
i ureaje.
Grupa ukljuuje standarde kao to su: OpenGL, OpenGL ES, WebGL, OpenCL,
WebCL, OpenVX, OpenVG, OpenSL ES, StreamInput, glTF i COLLADA.
OpenGL standard objavljen je u sledeoj dokumentaciji:
ISO standard SC4 TC184
ISO/PAS 17506
DirectX
MicrosofXDirectX4 je kolekcija API-ija za manipulisanje zadacima vezanim za
mulitmediju. U poetku svi API su poinjali sa nazivim Direct: Direct3D, DirectDraw,
DirectMusic, DirectPlay, DirectSounditd. a kasnije su vezani u jednu kolekciju pod nazivom
DirectX. Kada je Microsoftodluio da se oproba u proizvodnji konzola za igranje naziv X
uzet je iz naziva i iskorien u Xbox-u i XACT-u. Direct3D (3D garfika API-a u okviru
DirectX-a) iroko se koristi u razvijanju video igara za Windowsplatformu i Xboxkonzole.
Direct3Dse takoe koristi u programskim aplikacijama za vizuelizaciju poput CAD/CAM-a.
Iako iroko rasprostranjen DirectX se i dalje ne smara standardom niti je priznat od strane
organizacija kao to su IEEE ili ISO. Trenutna aktuelna verzija je:DirectX11.1
3http://www.opengl.org/
4http://en.wikipedia.org/wiki/DirectX
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
13/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 13
HARDVER
Raunar
Raunar, elektronski ureaj koji koristi obradu podataka prema strogo ureenoj
proceduri. U engleskom jeziku re raunar
(computer) izvorno se koristila za ljude
zaposlene da obavljanju aritmetike proraune,
sa ili bez pomagala, a kasnije je koriena za
same raunarske maine.5 Prvi raunari bili su
ogranieni iskljuivo na aritmetike probleme.
Harvard MarkI
Razvoj i primena
Lini raunar (personal computer) je ureaj namenjen za linu upotrebu jednog
korisnika.Naziv se prvenstveno odnosi na poetnu i osnovnu namenu, vie nego na njegovu
realnu upotrebu. Iako se naziv zadrao, sadanji personalni raunari podravajuviekorisniki rad.Jo od sedamdesetih godina, razvoj raunarske tehnike prati Murov zakon
(Moores law) koji kae da se broj tranzistora u integrisanom kolu duplo poveava svake dve
godine, to je dovelo do rasta od 2600
tranzistora u prvom raunaru do dananjih
2.600.000.000. Dananji raunari, bez
obzira na operacije multitaskinga i koliinu
procesorske moi, i dalje nisu dovoljno brziza potrebe trodimenzionalnog renderovanja.
To je dovelo do razvoja umreenih raunara
i izgradnje specijalnih sistema (render
farma) za potrebe renderovanja materijala.
TheProgramma 101
5Michigan technological university http://www.mtu.edu/
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
14/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 14
Komponente
Poetkom sedamdesetih godina veoma mali broj kompanija imao je dovoljno znanja i
para da investira u razvoj raunara to je rezultovalo malom ponudom na tritu. Kupac je bioprimoran da izabere odreeni raunar neke kompanije bez ikakve mogunosti izbora. Takav
trend nastavio se do devedesetih godina i omasovljavanja linih raunara na tritu. Velika
potranja zahtevala je i veliku ponudu to je dovelo do stvaranja mnogih kompanija koje su
pokuale da zadovolje tu trinu potrebu. Odreene komapanije skoncentrisale su se na
pravljenje specijalizovanih komponenti za potrebe velikih raunarskih giganata. Taj trend se
nastavio a pojavom sve veeg broja kompanija poveavala se i ponuda kao i razlika u
kvalitetu i ceni datih komponenti. Ubrzo su prodavnice raunara, kako bi na to bolji nainzadovoljile kupca,poele same da sklapaju svoje raunare delei ih po cenovnom rangu. Taj
metod traje do danas i predstavlja standardni naih kupovine raunara. Veoma mali broj
kompanija, izuzev trita laptopova, ostao je pri tome da same sklapaju i plasiraju svoje
gotove proizvode.
Za potrebe vektorske i rasterske grafike, veina dananjih raunara zadovoljava potrebe
hardverske zahtevnosti. Jedna od najbitnijih komponenti koja se izdvaja jeste izbor monitora.
Da li e raunar neku operaciju odraditi brzo ili sporo, ne utie na kvalitet operacije koliko na
strpljenje korisnika. Meutim kvalitet prikaza slike na monitoru moe biti dobar ili lo.
Nekoliko faktora utiuna kvalitet slike.
Mogue je napraviti dve podele: osnovne i sekundarne.
Osnovne karakteristike:
- Veliina ekrana
- Rezolucija ekrana
- Kontrast
- Osvetljenje
- Prikaz boja
Sekundarne karakteristike:
- Ugao gledanja
- Osveavanje slike
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
15/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 15
Prve dve karakteristike su meusobno povezane. U zavisnosti od veliine ekrana i rezolucije
zavisie i kvalitet prikaza slike. Manji ekran pri istoj rezoluciji imae kvalitetniji prikaz u
odnostu na ekran vee dimenzije.
Kontrast slike odreuje maksimalni razmak izmeu prikaza crne i bele boje. Meri se u
odnosu dve boje: 1000:1, 2000:1 itd. Dinamiki kontrast predstavlja softversko upravljanje
osvetljenjam slike i predstavlja nita drugo nego marketinki trik.
Osvetljenje slike meri se u nivou osvetljenja bele boje po jedinici povrine. Jedinica mere je
cd/m2 (kandel po metru kvadratnom). Vrednostprosenog monitora je oko 300cd/m2.
Prikaz boja meri se u tome koliki je raspon prikazivanja tri osnovne boje. (color gamut).
Postoje odreeni standardi poput ADOBE RGB ili sRGB standarda. to je prikaz slike blii
standardu, bolji je prikaz boja. Prosean monitor boje prikazuje sa priblino 70% tanosti.
Kalibracijom na monitoru mogue je delimino uticati na rezultat.
Sekundarne karakteristike odnose se na one koje mogu negativno da utiu na rad u zavinosti
od potreba korisnika.
Osveavanje slike predstavlja vreme koje je potrebno odreenom pikselu da promeni svojuboju/vrednost. Vreme se meri u milisekundama. Prosean lcd monitor ima vrednosti oko
6ms. Brzina odziva slike najee moe da se primeti u situacijama gde dolazi do brze
promene slike (filmovi/igrice). Spor odziv ne utie negativno na potrebe grafikog dizajna.
Ugao gledanja predstavlja ugao pod kojim je prikaz slike isti. Gledanje u monitor pod veim
uglom od propisanog, dovodi do promene boje, nijanse i osvetljenja crne boje. Ako se
korisnik pravilno pozicionira, ugao gledanja nee predstavljati problem.
Kada su stariji CRT monitori (monitori sa katodnom cevi) u pitanju, postoji nekoliko
znaajnih razlika u odnosu na dananje LCD monitore. Iako su slabijih performansi, kabastiji,
tei i generalno nezdraviji zbog nivoa radijacije koje katodna cev oslobaa, nude odreene
prednosti zbog kojih ih neki dizajneri i dalje koriste. To su pre svega nivo crne boje koji LCD
ili LED monitori jo nisu dostigli i izgled i pozicija piksela koji povoljno utiu na prikaz ivica
slike od kojih LCD ekrani takoe pate.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
16/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 16
Ostale komponente koje mogu da utiu na performanse u radu su izbor memorije, hard diska
a posebno procesora i grafike kartice kada je u pitanju trodimenzionalno modelovanje.
Za razliku od vektorske grafike gde veliina dokumenta zavisi iskljuivo od broja kontrolinih
taaka kojih koliko god da ima ne predstavljaju problem dananjim raunarima, rasterska
grafika zahteva veliku koliinu raspoloive memorije. Obrada rasterske grafike obavlja se
tako to se dati dokument otvori i raspakuje u svoj radni format koji zauzima znatno vie
prostora od onog u kome je bio smeten na hard disku. Svako modifikovanje ili dodavanje
slojeva takoe utie na resurse memorije. U toku rada raunar sve promene belei i
omoguava stepene koraka vraanja radnji unazad to zahteva izrazito velike koliine
raspoloive memorije jer za razliku od vektorske grafike gde je potrebno zapisati samo
parametarsko pomeranje kontorlinih taaka, mora da memorie informacije za svaki piksel
ponaosob. Nije retka situacije gde raunar za obradu jedne slike od 12mp potroi 16GB
raspoloive radne memorije.
Izbor procesora i grafike kartice od presudnog je znaaja za trodimenzionalnu grafiku.
Trodimenzionalna grafika predstavlja korienje vektorske i rasterske grafike sa dodatom
treom dimenzijom to donosi razne komplikacije. Jednostavno crtanje kruga koje se uvektorskoj grafici moe predstaviti sa samo etri kontrolne take zahteva nekoliko stotina do
hiljada taaka da bi se predstavilo kao sfera u 3d modelovanju. Standardni 3d modeli mogu
da imaju nekoliko desetina miliona kontrolnih taaka za prikaz samo jedne scene. Na to treba
dodati rastersku teksturu koja pritom u sebi mora da sadri jo nekoliko pod-tekstura (bump,
specular, itd) koje dodato optereuju resurse. Prikazivanje slike na ekranu (viewport) troi
znaajne koliine resursa grafike kartice koja je zaduena da preraunava pomeranje i
iscrtavanje slike nakon svakod pomeranja objekta ili ugla gledanja. Proces samog
modelovanja ne zauzima toliko procesorskih resursa koliko proces preraunavanja svetlosti.
Koliina potrebnih resursa da bi se preraunalo odbijanje zraka svetlosti, fotonske mape ili
globalnog osvetljenja (kasnije detaljno objanjeno u treem radu) koje nude procesor i
grafika nije dovoljna za potrebe renderovanja materijala.
Za takve potrebe koriste se render farme.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
17/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 17
Render farma
Render farma6je sistem raunara visokih performansi (computer cluster) napravljena
da obradjujerenderuje kompjuterski generisane slike (computer-generated imagery- CGI),
tipino za potrebe vizuelnih efekata u filmovima i na televiziji.
Render farm
Renderovanje slika moe se obavljati paralelno jer se slike ili delovi slika mogu
preraunavati nezavisno jedni od drugih. Procesor kontrolie komunikaciju izmedju unetog
materijala (modela, tekstura, podeavanja) i finalnog rezultata.
Tokom protekle decenije napredak kompjuterske tehnike omoguio je krae vreme
renderovanja materijala. Meutim, zahtevniji prorauni zasluni za fotorealistine rezultate
kao i poveana rezolucija traenog materijala opet je produila vreme renderovanja (render
time) to je dovelo do ponovnog razvoja farmi.
Za odravanje velikih render farmi neophodno je uvesti automatski sistem menadmenta
obavljanja paralelnih procesa koji bi delio poslove, kako bi se obraivanje slika ili delova
istih obavljalo bez prekida i ekanja u redu.
6https://en.wikipedia.org/wiki/Render_farm
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
18/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 18
SKENIRANJE
Skener je analogni ureaj koji optiki ili kontaktno skenira dvodimenzionalne slike ilitrodimenzionalne objekte i pretvara u digitalni zapis. Po rezultatu skeniranja mogu da se
podele u dve osnovne kategorije, 2D skenere (standardne desktop skenere) i 3D skenere.
Drumskeneri dobili su naziv po akrilnom
cilindru na koji se montira predmet
skeniranja. Danas samo mali broj
kompanija proizvodi Drum skenere i
najee su bazirani samo na modele zaskeniranje negativa zbog mogunosti
skeniranja u rezoluciji od 24000 ppi
Moderni ravni skeneri koriste CCD (charge coupled device) ili CIS (contact image sensor)
kao senzor slike dok su stariji ureaji (Drum) koristili fotoumnoiteljsku cev (photomultiplier
tube) kao senzor slike. Digitalni fotoaparati iako ne mogu da uklone refleksiju, senku i lo
kontrast, poveanjem rezolucije i dodacima za stabilizaciju slike sve vie preuzimaju ulogu
skenera.
Klasini ravni skener obino se sastoji od staklene povrine ispod koje se nalazi svetlo koje
osvetljava predmet skeniranja i pokretne aparature sa CCD senzorom. Pokretanjem ureaja
svetlo se pomera predefinisanom putanjom, odbija se od predmet koji se skenira i sistemom
ogledala se alje nazad u senzor koji svetlo pretvara u digitalni zapis.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
19/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 19
3D skeneri
3D skener je ureaj koji analizira objekte iz okruenja kontaktnom ili nekonaktnommetodom i od njih pravi funkcionalne trodimenzionalne modele. Skeneri prave mreu taaka
koja moe da se koristi kao poetna referenca kreiranja trodimenzionalnog modela.
Informacija boje takoe moe biti dodeljena svakoj taki.
Nekontaktni 3D skeneri dele dosta
osobina sa fotoaparatima. Imaju konusni
vidokrug i mogu da prikupe informacije
samo sa povrina koje nisu zaklonjene. Za
razliku od fotografije, 3d skeniranje osim
boje skuplja i informaciju o udaljenosti
objekta na osnovu ega pravi
trodimenzionalni model. Kreiranje
verodostojnog 3d modela nije mogue
postii jednom fotografijom. Desetine,
ponekad stotine fotografija slikanih iz razliitih uglova potrebno je napraviti kako bi se
skupilo dovoljno informacija za precizan 3d model.. Sve fotografije moraju biti usklaene sa
sistemom reference kako bi se osiguralo verodostojno konvertovanje iz dvodimenzionalnog
izvora u trodimenzionalni model.
U drugi tip nekontaktnih skenera spadaju
laserski skeneri. Oni koriste sistem
trijangulacije kako bi dobili informaciju
o daljini objekta. Laser se koristi kako bi
usmerio svetlosnu taku ili liniju na
objekat. U zavisnosti od pozicije
take/linije i njenog poloaja na senzoru,
matematikim proraunom na osnovu
trijangulacije moe se odredi pozicija u
kordinatnom sistemu skenera.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
20/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 20
TAMPANJE
tampa (printer) predstavlja osnovni ureaj za otelovljavanje elektronskih radova
raunarske grafike u manjim tiraima, kao to je tamparska presa za visokotirane potrebe.
Razvoj tehnologije polako tampa pretvara u ureaj za desktop publishing (stono
izdavatvo).
tampai po nainu funkcionisanja mogu da se podele u nekoliko kategorija:
Tonerski tampai
Laserski tampai Mogu veoma brzo i sa visokim nivoom kvaliteta da tampaju tekst i
grafiku. Kao digitalni fotokopir aparati i multifunkcionalni printeri, laserski tampai koriste
xerographicproces tampanja.
LED tampai Rade na istom principu kao laserski tampai s tim to koriste red LED
dioda umesto lasera kako bi pokrenuli proces adhezije (vezivanje sitnih estica).
TeniInkjettampai
Inkjet tampai Najrasprostranjenija vrsta kunih tampaa. Funkcioniu tako to malacevica izbacuje takice boje razliite veliine i boje na papir kreirajui sliku na taj nain.
vrstiInktampai
Solid inktampai -poznati kao tremalni printeri, koriste vrste tapie CMYK boja koji su
sline viskoznosti kao vosak, koji se tope kristalnom glavom na papir.
Dye-sublimitiontampai Proces u kome se toplotom prenosi mastilo na papir boju po boju
koristei trake koje imaju kolor panele. Koriste se prvenstveno za tampanje fotografija.
Ploteri
Specijalni tampai napravljeni prvenstveno za potrebe vektorske grafike. Koriste se
za tampanje velikih formata. Funkcioniu tako to na mehaniki nain pomeraju olovku ili
neki drugi instrument crtajui po papiru. Zbog prirode mehanikih pokreta veoma su spori.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
21/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 21
FOTOGRAFIJA
Analogna fotografija
Fransoa Agagoa, na francuskoj Akademiji nauka, odrao je govor prezentujui svoj
novi izum, fotografiju, 1839. godine. Ubrzo posla toga, Henri Foks Talbot, objavio je svoja
otkria fotografskog procesa koja su funkcionisala na razliitomprincipu. Nakon nekoliko
unapreenja procesa, njegova negativ-pozitiv metada se ispostavila kao bolje reenje i postala
osnova principa analogne fotografije koju danas koristimo.
Osnovna funkcija aparata prua mogunost da se scena koja se vidi kroz objektiv fotografie i
na taj nain ovekoveitrenutak i ono to je u jednom momentu stajalo ispred obkektiva.
Prema funkciji, osnovne kontrole aparata mogu da se podele na:
- Komande koje kontroliu veliinu kadra
- Komande koje odreuju fokus scene
- Komande koje kontroliu vreme ulaska svetlosti u aparat
- Komande koje kontroliu koliinu svetlosi koja ulazi u aparat
Objektivdeo aparata koje skuplja svetlosne zrake koji dolaze ispred scene i projektuje ih nafilm/ip. U zavisnosti od izbora i poloaja soiva zavisie i ugao pod kojim svetlost moe da
ue u aparat. Objektiv moe da bude irokougaoni, normalni, i teleobjektiv. Izbor objektiva
donosi i svoje nedostatke. Ti nedostaci su ve toliko dugo prisutni da su se ustalili kao
normalna i oekivana pojava (distorzija perspektive, zatamnjenje ivica, hromatske aberacije
itd.) Te pojave je poeljno simulirati u procesu renderovanja, jer savreni rezultati koji su
rezultat rendera deluju neprirodno zbog nedostataka mana koje aparat pravi. Jo jedna
karakteristina pojava objektiva je dubina polja, konfigurabilna ali uvek prisutna.
Renderovane fotografije nemaju dubinu polja, tako da je i nju potrebno vetaki stvoriti kako
bi rezultat bio to pribliniji fotografiji i njenim nedostacima koji ine da render bude
fotorealistian.
Komande koje utiu nakoliinu i vreme ulaska svetlosti u aparat i njihovi nedostaci najvie
utiu na objekte u pokretu to je mogue kontrolisati alatima u procesu posprodukcije.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
22/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 22
Digitalni fotoaparat
Za razliku od klasinih analognih, digitalni fotoaparati ne koriste film da bi pravili
fotografije. Osnovni princip generisanja fotografije kroz objektiv je isti kao na analognim
aparatima ali umesto da eksponiraju film, svetlosni zraci dolaze do kompjuterskog ipa
(CMOS ili CCD) koji pomou fotoosetljivih elija zrake svetlosti konvertuje u elektrini
signal koji se potom u procesoru lociranom u aparatu pretvara u digitalni zapis i pohranjuje
na memorijsku karticu ili hard disk.
Kvalitet konvertovanja svetla
u elektrini signal zavisi od
vie faktora: rezolucijesenzora, uma, osetljivosti na
svetlo itd. to je vei broj
fotoosetljivih elija (pixel) na
senzoru, bolji je kvalitet slike
(vea rezolucija). U zavisnosti
od dimenzija senzora zavisi i
veliina samog piksela. to jepiksel vei, vie svetla moe
da primi i samim tim napravi
bolju/jasniju fotografiju. Dimenzije piksela utiu na um (noise). Smanjivanjem dimenzija
senzora, samim tim i piksela, dolazi do pojave preskakanja elektrona zbog fizike blizine
piksela, to dovodi do fluktuacija u elektrinom signalu koji dovodi do nepravilnog
konvertovanja signala, koji se na fotografiji ispoljava kao um.
Trei bitan faktor je osetljivost piksela na svetlost. Vea osetljivost senzora omoguavaprimanje vee koliinesvetlosti, ime je omoguena kraa izloenost svetlosti.Osetljivost se
iskazuje ISO vrednou. to je via iso vrednost, osetljivost je vea. Problem kod visoke
osetljivosti je amplifikacija greaka u signalu to opet dovodi do stvaranja uma.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
23/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 23
Sa druge strane, duaizloenost svetlosti pri niim ISO vrednostima osigurava otriju sliku sa
manje uma, meutim samo u idealnim uslovima statinosti aparata i objekta koji se u tom
trenutku fotografie, jer u suprotnom dolazi do stvaranja zamuenosti usled kretanja objekta
ili pomeranja samog aparata (motion blur).
Sledei korak koji utie na kvalitet fotografije je proces obrade signala. Nakon to je signal
konvertovan u digitalni zapis, dodeljuju mu se vrednosti otrine (mikro kontrasta), balansa
bele boje, gradacije svetlosti itd. Signal sa dodeljenim vrednostima se potom upisuje na
memorijsku karticu u jedan od predefinisanih formata. Najee JPG ili RAW. U zavisnosti
od izbora formata, zapis prolazi kroz jo jedan korak koji utie na kvalitet. Izbor nivoa JPG
kompresije moe drastino da utie na konaan kvalitet fotografije.
S obzirom da su digitalni fotoaparati danas najrasprostranjeniji, samim tim i fotografije njima
napravljenje, okruuju nas svakodnevno i kreiraju nam predstavu realnosti uhvaene i prenete
u dvodimenzionalnu ravan. Iz tog razloga neophodno je simuliranje tih nedostataka kako bi
se postigao to fotorealistiniji render.
Za razliku od greaka koje stvara objektiv koje je mogue simulirati u programima za
trodimenzionalno modelovanje, simuliranje nedosataka digitalnog aparata i procesa
konverzije i kompresije fotografije mogue je napraviti iskljuivo u programima za rastersku
obradu slike nakon to je proces renderovanja zavren.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
24/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 24
Prikaz boja
U zavisnosti od naina prikaza, boje je mogue podeliti u dve kategorije, boje nastale
metodom dodavanja i metodom oduzimanja boja. Metoda u kojoj se boje dodaju kako bi se
dobio irok spektar boja zove se (additive color model). Najee se koriste crvena, zelena i
plava (RGB) iji je nain kombinovanja boja baziran na ljudskoj percepciji prepoznavanja
boja. Ovaj metod se koristi u svrhe prikaza boja na monitorima, televizorima, projektorima i
slinim elektornskim ureajima. Kao ulazni ureaji koji koriste ovaj metod smatraju se
televizijske, video i digitalne kamere kao i skeneri.
Metod funkcionie od prikaza boje nulom intenziteta gde u nedostatku bilo kakvog
izvora svetlosti ostajemo u mraku (crna boja), do punog intenziteta svih boja ime se dobija
bela boja. Kvalitet dobijanja bele boje zavisi od prirode izvora svetlosti i izbalansiranosti
primarnih boja. RGB model ne definie ta se smatra primarnom bojom, tako da meanje boja
nije apsolutno, nego relativno u odnosu na primarne boje. U sluaju da se primarnim bojama
definie tana hromatinost, model boja postaje apsolutan, definisan kao sRGB i AdobeRGB.
Sekundarne boje dobijaju se kombinacijom dve primarne boje identinog intenziteta:
Crvena + Zelena = uta
Zelena + Plava = Cijan
Plava + Crvena = Magenta
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
25/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 25
HSL (hue, saturation, lightness)
predstavlja najei colindrino
kordinisani metod pikazivanja boja RGB
modela. On predstavlja preureenu
geometriju standardnog kvadratnog
modela u cilju intutivnijeg naina
prikazivanja boja. HSL model je
standardni prikaz izbornika boje (color
picker) u veini programa za obradu slike.
Hue-saturation-lightnessprikaz
Metod oduzimanja boja (subtractive color model) koristi se u raznim vidovima
tampanja materijala, pod nazivom CMYK. Skraenica se odnosi na boje koriene za prikaz:
cijan, magenta, uta i crna, a naziv metod oduzimanja zbog toga to se metodom dodavanja
mastila boja oduzima osvetljenje bele boje. Za razliku od RGB modela gde se kombinacijom
boja dobija bela, u CMYK modelu se kombinacijom dobija crna boja. Za potrebe tampanja,
a u cilju tednje para i boja, crna boja se dobija tampanjem ketridima crne boje a ne
kombinovanjem cijan, magenta i ute.
Cijan + Magenta = Plava
Magenta + uta = Crvena
uta + Cijan = Zelena
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
26/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 26
VEKTORSKA GRAFIKA
Uvod
Vektorskom grafikom smatra se korienje osnovnih geometrijskih oblika (take,linije, krive, poligona) koji su bazirani na matemetikim izrazima u svrhu prezentovanja
raunarske grafike. U tom kontekstu vektor oznaava vie od standardne matematike
definicije vektora.
Vektorska grafika je bazirana na vektorima voenim kroz kontrolne take. Svaka od
ovih taaka definisana je pozicijom na X i Y osi. Taka takoe moe biti definisana bojom,
oblikom i debljinom. Ove informacije slue kao vodilje u crtanju vektora. Spajanjem taaka
vektorima (vector path) dobija se oblik koji se kasnije pretvara su figuru (shape). Prednost
vektora u odnosu na raster je nedostatak fiksne dimenzije. Bez obzira na koju veliinu se
povea slika, odnos taaka ostaje nepromenjen, slika se ponovo prerauna i iscrta bez gubitka
kvaliteta.
Moderni ekrani i tampai su rasterski ureaji, tako da vektorski formati moraju biti
konvertovani u raster pre prikazivanja na ekranu ili projektoru. Kompjuterski ekrani
sastavljeni su od mree sitnih kvadrata koji se zovu pikseli. Oni su sastavni elementi slike
koju vidimo. to su pikseli manji i zbijenije napakovani, bolji je kvalitet slike (vea je
rezolucija) meutim vei je i dokument potreban da sauva ili prikae toliku koliinu
informacija.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
27/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 27
Veliina rasterskog dokumenta je generisana konverzijom iz vektora u raster u zavisnosti od
izabrane rezolucije. Konvertovanje vektora u raster veoma je jednostavna operacija za razliku
od obrnutog procesa, posebno ako je potrebno naknadno editivanje materijala.
Jednom konvertovan vektorski format u raster, gubi mogunost menjanja, skaliranja i
kontrolisanja pojedinanih delova koji su inili jednu celinu. Takoe veliina dokumenta
postaje znatno vea. Iz tog razloga neophodno je uvati originalne vektorske formate. Za
razliku od rasterskih dokumenata, veliina vektorskog dokumenta zavisi samo od broja
elemenata u datom fajlu.
Standardi
Scalable Vector Graphics7(SVG) je standard za vektorsku grafiku razvijen od strane
World Wide Web Consortium-a (W3C). Standard je veoma kompleksan i trebalo je dosta
vremena da se utvrdi, izmedju ostalog i zbog komercijalnih interesa. Mnogi pregledai
(browsers) i programi sada nude podrku za renderovanje SVG podataka iako je kompletna
implementacija i dalje veoma retka.
Poslednjih godina SVG je postao znaajan format koji nije u potpunostinezavisan od
rezolucije uredjaja koji prikazuje sliku, kao to su monitori ili printeri.
Formati
Format predstavlja standardni nain na koji se informacija kodira i upisuje u
raunarski fajl. Trenutno postoji preko dvadeset vektorskih formata ali su se samo dva
odvojila kao nezvanini standard za razmenu vektorskih radova: Adobe Illustrator AI iCorelDraw CDR.
Metafile(sloeni format) je generiki naziv za format koji u sebi moe da sadri vie
tipova podataka. Najee se koristi za grupne grafike formate. Obino se kombinuju
rasterski i vektorski formati. Najpopularniji jeAdobe PDF.
7http://www.w3.org/Graphics/SVG/
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
28/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 28
Programi
Corel Draw
Corel Draw8 je vektorski editor razvijen od strane Corelkorporacije. Corelje 1987.
godine angaovaoMichel Bouillon-a iPat Beirne-a da razviju vektorski baziran program za
ilustraciju, za potrebe njihovog izdavakog sistema. Uvoenjem TrueType-a prestao je da se
oslanja na dodatke za podrku a dobio je podrku sistemski instaliranih fontova. Dodatkom
programa za editovanje rastera (Corel Paint) postao je prvi sistemski grafiki paket.
Nekoliko bitnih inovacija u vektorskoj grafici poteklo je iz Corel-a.
-
Node-edit- alat koji ima razliite funkcije u zavisnosti od objekta
- Text to path- opcija koja postavlja tekst po putanji linije
- Quick fill/stroke -opcija za popunjavanje selekcije bojom
-
Perspective projection- projekcija perspektive
- Mesh fillkompleksno popunjavanje gradijentom
Trenutno je u aktuelnog verziji X6.
8http://www.corel.com/corel/
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
29/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 29
Adobe Illustrator
Adobe illustrator9 nastao je kao komercijalizacija Adobe-ovog programa za razvoj
fontova i PostScript formata. Razvijen je za kompaniju Apple Macintosh 1986. godine.
Illustrator 88format danas se koristi u programu MATLAB za uvanje matematikih figura
dobijenih proraunima. Podrkom za TrueType 1996. godine i standardizacijom za Windowsi
Mac, Adobe se ustalio kao standard za vektorsku grafiku. Corel je 1997. godine portovao
CorelDrawza Macraunare ali je podrka kasno stigla i posle toga je prestao da se smatra
alatom profesionalnog nivoa od strane velikih marketing agencija i dizajn studija.
Illustratorje u CS verzijama uveo trodimenzionalne mogunosti izvlaenja 3D objekata iz
dvodimenzionalnih modela (extrude). Izbacivanjem nove verzije CC Illustrator se seli u
Creative Cloudokruenje to znai da se ukida klasino vlasnitvo nad programom, seli se na
server i klijentu se prua mogunost korienja programa za vreme trajanja pretplate.
Problem je to jeAdobeza potrebe uvanja dokumenta u Cloud-u napravio novi format koji
je itljiv samo na serveru, a nije na ostalim programima za vektorsku grafiku. Koliko e
prednosti, odnosno mana ta odluka doneti, ostaje da se vidi.
Trenutno je u aktuelnog verziji C6.
9http://www.adobe.com/products/illustrator.html
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
30/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 30
Oblici
Formati vektorske grafike pruaju podrku samo odreenim oblicima osnovnih
objekata kao to su: linije (lines, polylines, poligons), krive (bezier curves), krugovi (circles).
Linije
Crtanje linija dobija se pravljenjem taaka (Anchor point). Zatvaranjem kruga, tj.
crtanjem taaka i povratkom na poetnu taku dobijaju se oblici (shape).
(Taka A > Taka B > Taka C > Taka A)
Krive
Bezijer krvie su parametarske krive bazirane na metematikim osnovama.Klikom na
taku dobijaju se kontrolne take sa linijama pravca kojima se odreuje pravac i zakrivljenje
krive. Pravac krive odreuje se pomou ugla kontrolne take a duina zakrivljenja pomou
udaljenosti od take.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
31/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 31
Font
U tradicionalnoj tipografiji font je tipografsko pismo odreene veliine, debljine i
stila. Svaki font je napravljen od metala, svaki glif izliven posebno. Svako slovo moralo je
biti izliveno od metala u livnici, na francuskom Fondue odakle je izvedena re Font. U
tamparijama, slova su drana u fiokama (Case), ona ee koriena u donjim fiokama
(Lower case) a velika slova koja su ree koriena u fiokama iznad maine (Upper case).
Italic font, zakrivljeni font napravljen je u pokuaju da se na papir smesti vie teksta jer
zakrivljena slova zauzimaju manje prostora. Ime je dobio po zemlji porekla, Italiji.
Razvojem digitalne tipografije, font je postao sinonim za grupu stilova jednog tipografskog
pisma:Arial regular, Arial italic, Arial bold, Arial blackitd.
Moderni fontovi se dele na tri vrste:
- Bitmap(matriks piksela koji predstavlja rasterski izgled slova)
- Outline(vektorski font nacrtan pomou Bezijerovih krivih)
- Stroke(serija odreenih linija sa informacijama o definisanju pofila, oblika i veliine)
Bitmap fontovi se bre i lake koriste u kompjuterskom kodu ali nemaju mogunost
skaliranja, to zahteva razliit font za svaku veliinu slova. Outline ili stroke fontovi imaju
mogunost skaliranja ali zahtevaju vie vremena za prikazivanje s obzirom da svaki put
moraju biti iscrtani iz poetka.
Bitmap font Vektorski font u berzijer krivima Gotov oblik vektorskog fonta
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
32/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 32
RASTERSKA GRAFIKA
Uvod
U raunarskoj grafici, raster ili bitmap predstavlja matrinu strukturu podataka
prikazanih piksela ili taaka u kvadratnoj reetki podataka, okarakterisanih odreenom bojom
koji grupisani zajedno ine vidljivu celinu, sliku, prikazanu na monitoru, papiru ili nekom
drugom mediju.
Raster korespondira bit za bit sa slikom prikazanom na monitoru. On je tehniki
okarakterisan visinom i irinom slike u pikselima i brojem bit-ova po pikselu koji odreujemaksimalni broj prikazanih boja.
Re raster nastala je iz latinskog jezika od rei rastrum (grablje). Prvobitno je
koriena u opisu rasterskog skeniranja katodne cevi na CRT monitorima koji su prikazivali
sliku linijupo liniju, magnetom upravljajui fokusirani snop elektrona. Po asocijaciji poela
je da se koristi kao naziv za prikaz mree piksela.
Piksel, predstavlja apstraktni osnovni
element za opis digitalne slike. Sam piksel
nema predefinisanu dimenziju. Ona se
preraunava u odnostu na dimenzije cele
slike. Lokacija piksela korespondira
njegovim fizikim kordinatama na
ureaju. Svaki ureaj ima tano definisan
broj piksela koji se naziva rezolucija (broj
horizontalnih taaka pomnoen sa brojem
vertikalnih taaka). Neki ureaji
rezoluciju objavljuju kao rezultat
pomnoenih dimenzija vertikalnih i
horizontalnih piksela. Najei primer je u
opisu dimenzija ipa na digitalnim aparatima gde je dimenzija ipa npr. 3000 piksela po
horizontali i 2000 po vertikali. 3000 x 2000 = 6000000 = 6 miliona piksela ukupno = 6MP
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
33/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 33
Dananji ekrani nemaju mogunost prikaza razliitih boja na jednom mestu. Kao
reenje tog problema, svaki piksel je podeljen na tri jedinice gde svaka prikazuje samo jednu
boju: crvenu, zelenu i plavu (RGB). Ti zasebni delovi piksela zovu se subpikseli. Odreena
boja piksela dobija se kombinacijom tri osnovne boje i koliinom osvetljenja datog piksela. U
digitalnom zapisu koliina boja odreuje se brojem bitova po pikselu. Jedan bit po pikselu
(bpp) daje mogunost rada piksela, radi - ne radi. Dva bpp daju mogunost prikaza etiri
boje, 3 bpposam boja itd... Zapisom od 24 bppmogue je napraviti 16.8 miliona boja (True
color). Smatra se da ljudsko oko moe da prepozna oko 10 miliona boja.
Gustina piksela meri se u broju piksela po kvadratnom inu (PPI). to je broj vei, vea je
gustina piksela (pixel density), to je slika preciznije prikazana. Na gustini od 300PPI
dimenzijapojedinanogpiksela postaje tolika, da on postaje nevidljiv ljudskom oku.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
34/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 34
Programi
Postoji nekoliko visoko razvijenih programa napravljenih za editovanje rasterske
grafike kao to su Corel Paint, Gimp, PaintNET,medjutim ni jedan ne nudi toliku koliinu
alata za editovanje, integracije sa prateim programima i plaginovima kao to jePhotoshop.
Photoshop
Adobe Photoshop razvio je Tomas Nol, u saradnji sa svojim bratom, 1987. godine. Oni su
stupili u kontakt sa kompanijom Adobeponudivi im svoj prototip programa. Kompanija je
kupila licencu i 1988. godine krenula u distribuciju programa. Zbog velike ponude unikatnih
alata za editovanje i manupulisanje slikom veoma brzo je postao industrijski standard.
Photoshop nudi veliki broj mogunosti manipulacije slike, pravljenja selekcija, kreiranja alfa
kanala i maski koje su neophodne za kreiranje tekstura to ga ini posebno znaajnim alatom
za potrebe vizuelizacije trodimenzionalnog modelovanja. Trenutno predstavlja deo paketa
(Adobe creative suite) koji pored standardne obrade rasterske grafike, nudi mogunost
vektorskog editovnja, pretvaranja rastetera u vektor, konverziju vektora u trodimenzionalne
modele, mogunost editovanja pokretne grafike itd. zbog ega je postao najznaajniji
program za editovanje rasterske grafike.
Trenutno je u aktuelnoj CS6 verziji.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
35/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 35
Osvetljenje
Prikaz boje na ekranu odreuje se nivoom njene vrednosti na skali od 0 do 255 gde 0
predstavnja najniu vrednost (crnu) a 255 najviu (belu). Sve tri boje podeljene po svojim
kanalima imaju svoje zasebne vrednosti i
mogu parametarski da se kontroliu.
Kombinacijama sve tri boje u 255 nijansi
moemo da dobijemo ~ 16.000.000 boja.
Ovim metodom mogue je kontrolisati boje
kao i osvetljenje na fotografiji. Pod
predpostavkom da je fotografija pravljena
pod sunevom svetlosti, sva tri paramerta
boje moraju imati raspon vrednosti od
poetka do kraja skale. Ukoliko to nije
sluaj, jednostavnim pomeranjem skale mogue je ponovo kalibrisati boje i izvriti pravilnu
kalibraciju boja. Iz fotografija slikanih pod vetakim osvetljenjem takoe je mogue izvui
belu boju kalibrisanjem sva tri kanala ponaosob.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
36/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 36
Layers
Slojevi (layers) predstavljaju odvojene elemente jedne slike koje koristimo u alatima
za manipulisanje digitalnim slikama ili fotografijama. Layer-i nude opcije hijararhijskog
rasporeda slojeva, mogunost stvaranjatransparentnih povrina kao i mnoge napredne opcije
meusobnog blendovanja slojeva. Pored opcija meusobnog spajanja layer-a mogue je
nametanje leyer-a sa efektima koji nedestruktivnim metodama menjaju konani izgled slike.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
37/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 37
Standardi i formati
Rasterska grafika moe da se sauva u velikom broju formata. Na izbor formata
najvie utie svrha korienja datog dokumenta. U irem smislu deli se na formate (fileformat) i kontejnere (contnainer). Kontejner ili wrapper format je metafile format ija
specifikacija opisuje na koji nain se razliiti tipovi podataka mogu skladititi u istom
dokumentu. Najpopularniji kontejner za uvanje rasterske grafike je TIFF.
TIFF
TIFF10 (tagged image file format), nastao je 1987. godine u pokuaju da se uspostavi
zajedniki format za skenere umesto personalizovanih formata koje je u tom trenutku svaka
kompanija koja proizvodi skenere imala. Format je proao kroz est revizija do 1992. godine
a od tad nije imao nikakvih znaajnih promena. Adobekorporacija je 2009. godine preuzela
Aldus korporaciju i time postala vlasnik TIFF formata. Format je zatien ISO 12234-2
standardom.
TIFF je veoma fleksibilan format za uvanje slika i podataka u jednom dokumentu, poseduje
mogunost uvanja i kompresovanja podataka bez gubitaka, to ga ini odlinim formatom za
potrebe arhiviranja. Pored toga, mogunost da uva vektorski bazirane putanje, slojeve(layers) ukljuujui i Header Tag (veliinu, aranman slike-podataka, kompresiju) ini ga
idealnim kontejnerom za profesionalne i amaterske potrebe rasterske grafike.
PSD
PSD (photoshop document) je Adobe-ov format za uvanje slika nastao za potrebe Adobe
Photoshop-a. Format nudi veoma irok spektar mogunosti uvanja slojeva, maski,
transparentnosti, teksta, alfa kanala, klipingputanja, duotonepodeavanja itd.
BMP
BMP (bitmap) je Mikrosoftov format napravljen kao pomo nezavisnoj razmeni slika izmeu
ureaja. Kada se BMP slika otvori i uita u memoriju, ona je skoro u istom obliku zapisa kao
u BMP format. Jednostavnost formata, i njegova rasprostranjenost ine ga veoma estim
formatom u grafikim sistemima. Najvei nedostatak formata je njegova veliina zbog naina
zapisa podataka i nedostatka kompresije. Format nije zatien ni jednim patentom.
10http://partners.adobe.com/public/developer/tiff/index.html
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
38/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 38
GIF
GIF11 (graphic interchange format) je bitmapski format nastao 1987. godine za potrebe
potrebe interneta (world wide web). Format podrava 8 bita po pikselu to mu omoguuje
samo 256 moguih boja. Format je zastareo ali se i dalje koristi zbog podrke za animirani
sadraj.
PNG
PNG (portable network graphics) je rasterski format sa kompresijom bez gubitka podataka.
Nastao je kao nepatentirana unapreena verzija GIF formata. Format podrava do 32 bitne
dubine boja kao i alfa kanal (kanal koji nosi informacije o transparentnosti/providnosti
pojedinanog piksela).
RAW
RAW (sirov) format predstavlja neprocesuiranu informaciju dobijenu direktno sa senzora
sauvanu bez kompresovanja podataka. Nakon to se otvori u programima specijalizovanim
za baratanje RAW formatom, posle dodeljivanja vrednosti boje, ostavljenja, kontrasta itd
pretvara se u neki od iroko rasprostranjenih formata kao to su TIFF, JPG, PNG itd.
JPG
JPEG (Joint photographic expersts group) predstavlja standardni format koji se koristi u
digitalnom zapisu fotografije. Kao metod kompresije podataka koristi kompresiju sa
varijabilnim gubitkom kvaliteta. Slika se deli na kvadrate od 8x8 piksela kojima se
algoritmom dodeljuje vrednost informacije u zavisnosti od njenog uticaja na vizuelnu
percepciju slike gde se jedan deo nebitnih informacija u zavisnosti od nivao kompresije brie.
Kompresovano minimalnom kompresijom Kompresovano maksimalnom kompresijom
11http://en.wikipedia.org/wiki/Image_file_formats
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
39/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 39
3D RAUNARSKA GRAFIKA
3D raunarska grafika je reprezentacija trodimenzionalnih geometrijskih podataka u
raunaru u svrhe kalkulacija i prikazivanja dvodimenzionalnih slika. Slike mogu biti
sauvane na raunar ili prikazane u realnom vremenu.
Trodimenzionalna grafika oslanja se na iste algortime kao i dvodimenzionalna
vektorska grafika u ianom modelu (wire-frame) i na dvodimenzionalne rasterske prikaze u
finalnom renderovanom prikazu. U raunarskoj grafici, tana lanija razgranienja ne postoji.
Dvodimenzionalne aplikacije koriste trodimenzionalne tehnike za prikazivanje efekata i
obrnuto.
3D grafika se esto naziva 3D modelima iako to nije taan izraz. Osim renderovane
grafike, model je metematika reprezentacija bilo kog trodimenzionalnog modela, uvek je
sauvana u obliku fajla i tehniki nije grafika dok se ne prikae na ekranu ili isprintuje na
papiru. Razvojem trodimenzionalnih printera situacija se polako menja jer je sada mogue u
kunim uslovima realizovati trodimenziomalni 3D model.
Istorija
Poetkom etrdesetih godina prolog veka poeli su eksperimenti sa raunarskom
grafikom. Najznaajniji je bio Don Vitni (John Whitney) iako njegov rad nije bio preterano
zapaen sve do poetka ezdesetih godina kada su digitalni raunari postali ire
rasprostranjeni. Inicijalno, korieni su prevashodno u naune, inenjerske i istraivake
svrhe, a eksperimantalna korienja u umetnike svrhe nisu poela do ezdesetih godina.
Do sredine sedamdesetih godina, uloeno je mnogo truda da se trodimenzionalna
grafika ubaci u javne medije kojima je do tada vladala dvodimenzionalna grafika. Napretkom
raunara i mogunostima postizanja relativno dobrih rezultata, 3D grafika poelaje polako da
se pojavljuje u medijima. Taj trend se nastavio do sredine osamdesetih kad su
trodimenzionalni modeli dostigli mogunost da nose kompletnu produkciju. Prvi priblino
fotorealistini rezultati nisu se pojavili sve do poetka devedesetih godina.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
40/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 40
Prvo korienje 3D modelovanja u filmskoj industriji
Prvi film u kinematografskoj industriji koji je obimno koristio 3D kompjuterski
generisanu sliku bio je Walt Disney-jev Tron, koga je reirao Steven Lisberger1982. godine.
Film se proslavlja kao prekretnica u industriji. Trideset godina kasnije snimljen je nastavak
pod nazivom Tron Legacy12. Veliki napredak u 3D modelovanju, algoritmima osvetljenja i
kombinovanja sa video snimcima vie je nego oigledan.
12http://en.wikipedia.org/wiki/Tron:_Legacy
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
41/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 41
Programi
3DS Max
3D Studio predstavlja prvi program namenjen trodimenzionalnom modelovanju, sa
radnim nazivom THUD, razvijen od strane Yost grupe pod izdavatvom kompanijeAutodesk
1988. godine. Napravljen je za DOS platformu i imao je samo etri modula (Shaper, Lofter,
Editor, Material editor) zbog DOS-ovog limita od 640 kilobajta. Nakon ubacivanja petog
modula (keyframing) dobio je naziv 3Dstudio. Razvoj raunarske tehnologije i poveanje
performansi i kapaciteta raunara, omoguio je razvoj komplikovanijih alata u okviru 3D
programskog paketa. Autodeskje 1990. godine izdao prvi integrisani paket za modelovanje,
rendering i animaciju. Stvaranjem mogunosti za ubacivanje dodataka za funkcionalnost
(plugin) razvijenih od specijalizovanih kompanija kao i sposobnosti importovanja formata
programa specijalizovanih za precizno modelovanje (CAD computer aided design),
3dsMax postaje najmoniji i najpopularniji alat za trodimenzionalnu grafiku koji se
primenjuje u vizuelizaciji arhitekture kao i u filmskoj i tv industriji.
Trenutno je aktuelnoj verziji 2014
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
42/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 42
Maya
Alias Systemsbaziran na kodu Power Animator i Alias Sketch-a 1998. godine razvio
je program za trodimenzionalno modelovanje, renderovanje i animaciju po nazivom Maya.
Program je prvenstvano razvijen za IRIX operativni sistem a kasnije je postao dostupan na
svim platformama: Mac OS, Linux i Windowsplatformama.
Saradnjom sa kompanijom Walt Diseney, studio je za potrebe snimanja filmaDinosaurtraio
da se razvije specijalizovani korisniki interfejs koji bi imao mogunost personalizacije
radnog prostora kako bi kreativni tok posla mogao biti omoguen. To je imalo veliki uticaj na
otvorenu arhitekturu Maya-e, to je delimino i razlog velike popularnosti ovog programa u
3D industriji.
Pored personalizovanog radnog okruenjaMaya nudi i mnoge jedinstvene opcije poput:
- Node graph architecture(manipulaciju resursa pomou vorova)
- Fluid Effects(simulacija elastinih i neelastinih fluida)
- Cloth(alat za simulaciju i dizajniranje tekstura tkanine)
- Hair and fur(simulator sila dinamike za kosu i dlake)
Trenutno je aktuelnoj verziji 2013SP2
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
43/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 43
Standardi i formati
Pored ranije navedenih standarda (OpenGL i DirectX), postoje jo dva znaajna
standarda, bazirana na prikazivanju trodimenzionalnog sadraja na internetu: X3D i WebGL.
X3D predstavlja ISO standard za XML bazirane formate za 3D grafiku. Naslednik je
VRML-a (Virtual reality modeling language). Nudi mogunost kodiranja scene koristei
XML sintaksu i sintakse sline VRML97 kao i multistage i multitexture renderovanje uz
podrku mapi osvetljenja (lightmap, normalmap).
WebGL je standard baziran na OpenGL-u i predstavlja JavaScript API za
renderovanje trodimenzionalne grafike u HTML5 formatu na bilo kom internet pretraivau
bez dodatne podrke plugin-ova. U potpunosti je integrisan u internet standarde dajui
mogunost korienja akceleracije grafike karte u prikazivanju sadraja na internet
prezentaciji. Razvijen od strane Vladimira Vukievia.
Formati za 3D grafiku mogu da se podele u dve osnovne kategorije: nelicencirane besplatne i
licencirane opteprihvaene formate poznatih kompanija za razvoj 3d aplikacija.
U3D
Univerzalni 3D format13 (U3D) predstavlja standard za kompresovani format
trodimenzionalne grafike. Razvijen je od specijalnog konzorcijuma zvanog 3D industry
Forum koji sainjavaju razvojne grupe kompanija Intel, Boeing, HP, Adobe, Right
Hemisphere itd u cilju promovisanja razvoja trodimenzionalne grafike u raznim oblastima
industrije. Format je kasnije standardizovan od strane Ecma Inerenationalorganizacije kao
ECMA-363.
OBJ
Geometrijski definisan format razvijen od strane Wavefront Tehnologies kompanije za
potrebe animacije. Format nije zatien licencom i podran je od strane mnogih vodeih
kompanija koje se bave 3d grafikom. OBJ je veoma jednostavan format koji podrava
iskljuivo trodimenzionalnu geometriju kao to su: pozicija verteksa, uv pozicija teksture,
lista temena koja ine poligon, kordinate normala itd. OBJ ne sadri jed inice dimenzija ali
moe da sadri informaciju skaliranja.
13http://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-363.htm
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
44/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 44
DVF
DVF (Design Web Format) je zatien format razvijen od straneAutodeskkompanije u svrhe
efikasne distribucije podataka. Fajlovi mogu da sadre podatke kompleksne grafike, fontove i
slike nezavisne od originalne aplikacije, razolucije i operativnog sistema u kome su prevljeni.
Format takoe podrava visok nivo matematike tanosti, meta-datai markuppodatke.
DXF
DXF (Drawing Interchange Format ili Drawing Exchange Format) je CAD format koji
omoguava interoperabilnost izmeu CAD-ovih programa. Format je proao kroz nekoliko
revizija i dobio je podrku kompleksnijih tipova objekata kao i podrku za ASCII.
Formati kao to su Skechup SKP, Autodesk 3DSi MAX, Maya IFFsu podrani u veini 3D
aplikacija meutim ne predstavljaju najidealnije reenje za deljenje podataka jer se dosta
oslanjaju na sistem, sam program i instalirane funkciomalne dodatke. Takoe, prolaze kroz
stalna unapreenja to ih ini nekopatibilnim sa prethodnim verzijama programa.
Ostali 3D formati su14: .blend, .COLLADA, .HSF, .IGES, .IMML, .IPA, .JT, .PRC, .STEP,
.SKP, .STL, .VRML, .XAML, .XGL, .XVL, .xVRML, .X3D, .3D, .3DF, .3DM, .3ds,
.3DXML, .X3D
14http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_file_formats
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
45/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 45
Perspektiva
Najstariji oblici slikarstva definisali su dimenzije objekata na slici, ne prema njihovoj
udaljenosti od ravni slike ili jednih od drugih, nego hijararhijski, po redu tematske vanosti.
Postoje naznake da se perspektva koristila u slikarstvu nekoliko vekova pre nove ere,
sporadino ali bez ikakve standardizacije. Tajtrend se nastavio sve do sredine 15 veka kada
je Filippo Brunelleschi ponovo otkrio perspektivu i grafiki predstavio kako se pravi
pomou taki nestajanja (vanishing point). Taj metod je postao standard u crtanju i
predstavljanju radova od umetnosti do arhitekture.
U trodimenzionalnom modelovanju, u veini profesionalnih alata pored standardnih prikaza:
odozgo, levo, spreda (top, left, front) koristi se i perspektiva i ortogonalna projekcija.
Izgled perspektive moe da se menja u zavisnosti od potrebe prikaza ili modelovanja u:
Wireframe Clay
Colors Real
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
46/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 46
Kamera u perspektivi
Pogled u perspektivu u programima za trodimenzionalnu grafiku podeen je da
funkcionie po principu objektiva na fotopaparatu. U zavisnosti od udaljenosti i ine daljine
take nestajanja bie vie ili manje udaljene to e znaajno uticati na konaan izgled prikaza.
45mm (ugao gledanja priblian ljudskom oku) 15mm (irokougaoni prikaz)
Ortogonalna projekcijaje glavni nain predstavljanja predmeta, delova, objekata itd. u
tehnikim crteima. Iz perspektive linealne algebre i funkcionalne analize, projekcija je
linearna transformacija iz vektorskog prostora u sebe, tako da ostavlja sliku nepromenjenu.
Iako apstraktna, ova definicija projekcije formalizuje ideju grafike projekcije. Na
vertikalnicu se projektuje pogled spreda, na horizontalnicu pogled odozdo, a na profilnicu
pogled sleva. Tri profilne ravni ine prostorni koordinatni sistem, koji se zasecanjem po
odreenoj osi zaokree i svodi u ravanski. Ortogonalnom projekcijom se u izvesnom smislu
prostor pretvara u ravan. Iz tog razloga je ortogonalna projekcija najpogodnija za crtanje
predmeta na tehnikim crteima.
Perspektiva Ortogonalna projekcija
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
47/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 47
Modelovanje
Trodimenzionalno modelovanje predstavlja proces stvaranja matematike
reprezentacije trodimenzionalnih objekta. Procesom renderovanja dobija se
dvodimenzionalna slika koja predstavlja trodimenzionalni model iz odreenje perspektive. 3d
model, kao rezultat modelovanja predstavlja kolekciju taaka i drugih informacija koje
raunarinterpretira kao trodimenzionalni virtuelni model u prostoru. Za potrebe modelovanja
mogue je koristiti predefinisane primitivne modele npr. kocku, sferu, cilindar, liniju itd,
importovane vektorske modele ili neke od alata kojima koji omoguavaju direktno
modelovanje: poligoni, NURBS i digital scultp.
Poligoni
Poligono modelovanje nastaje spajanjem poligona koji se sastoje od taaka ( vertex), linija
(egde) i povrina (face). Spoj dve take ini liniju, spoj tri linije ini povrinu. Spajanjem vie
povrina dobija se objekat. U zavisnosti od kompleksnosti objekta i broja zakrivljenih
povrina, zavisi i ukupan broj poligona u modelu. Kao pomo pri modelovanju mogue je
koristiti predefinisane komande kao tosu:Extrude, Connect, Detach, Displaceitd.
Nurbs
NURBS (Non-Uniformal Rational Bezier Splines) za potrebe modelovanja koristi krive ije
se zakrivljenje kontrolie kontrolnim takama. to je taka blia krivoj , ugao je vei i
obrnuto.
Digital Sclupt
DS predstavnja manipulaciju poloaja poligona tehnikama koje su uraene po ugledu na
metode modelovanja sa glinom. Modelovanje koristi mree poligona kojima se alatima kao
to su:Push, Pull, Pinch, Grabitd. menja poloaj kako bi se dobio eljeni model. Ovaj nain
modelovanje najee se koristi u svrhe organokog modelovanja.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
48/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 48
VEKTOR U 3D MODELOVANJU
Kreiranje trodimenzionalnih objekata u programima za trodimenzionalnu
vizuelizaciju u osnovi je identino vektorskim programima, sa jednom znaajnom razlikom,
treom dimenzijom. Neki dvodimenzionalni oblici u vektorskoj grafici (kvadrat)
predstavljaju dvodimenzionalne projekcije trodimenzionalnih oblika (kocka), koje je veoma
jednostavno konvertovati u trodimenzionalne objekte dodavanjem tree Z ose. Drugi oblici
(krug) iako predstavljeni na isti nain u trodimenzionalnom obliku, moraju biti kreirani na
potpuno drugaiji nain (sfera). Trei oblici ili ne mogu biti pravilno prikazani u dve
dimenzije ili ih je potpuno nemogue prikazati (najee veoma komplikovani bez ravnih
povrina). Za takve oblike mogue je iskoristiti osnovu predmeta za njeno projektovanje u
treu dimenziju ili dodavanje modifikatora koji osnovu pretvaraju u neki zadati 3d oblik.
Dvodimenzioni pregled i ortogona projekcija trodimenzionalnih modela
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
49/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 49
Modifikatori
Osnovna metoda konvertovanja vektora u trodimenzionalni objekat predstavlja izvlaenje
tree dimenzije iz vektorskog oblika korienjem predefinisanih parametara u okviru
programa, za objekte crtane u programu ili korienje modifikatora (modifier) za objekte
dobijene procesom importovanja datoteke u projekat.
Projekcija osnove
EXTRUDE - Program nudi parametarske mogunosti odreivanja visine istiskivanja linije
(amount), podelu segmenata izvuene linije (segments) kao i poklapanje i otklapanje vrha i
dna novonastalog objekta.
LATHE - Alat koji rotacijom dvodimenzionalne linije po zadatoj taki pivota kreira
trodimenzionalni objekat. Podrava opcije zapuenja rupa stvorenih nepravilnom rotacijom,
zakrivljenja ivica itd..
LOFTKombinovanjem dva vektorska oblika: preseka profila i linije, mogue je dobiti 3d
objekte profila preseka, oblika zadate linije/putanje.
Nakon kreiranja trodimenzionalnog objekta, korienjem nekim od navedenih modifikatora
mogue je parametarski uticati na finalni oblik a da oblik u osnovi zadri sve svoje poetne
parametre.
Nedestruktivno modifikovanje
LATTICE - Kreira ianu konstrukciju sa kontrolnim takama pozicioniranim u odnosu na
poziciju objekta. Pomeranjem take, objekat se automatski nelinearnim ugibanjem
prilagoava novonastalom obliku.
BEND - U odnosu na pivot taku objekta dodeljuje se modifikator koji vri parametarsko
savijanje merljivo uglom savijanja u odnosu na ravan osnove objekta. U zavisnosti od
potrebe, mogue je i postavljanje limita (poetne take do koje se vri savijanje objekta)
BEVEL - Generie trodimenzionalni objekat u tri nivoa. U osnovi je EXTRUDE sa dodatnom
komandom zaobljenja ivica. Nudi mogunosti linearnog ili zaobljenog metoda.
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
50/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 50
CHAMFER - Opcija veoma slina BEVEL komandi, ali bazirana na pomeranju ivice
(EDGE) poligona, nudi zaobljenje ivica parametarskim podeavanjem.
Spajanjem poligona razlicitih poloaja dolazi do kreiranja veoma otrih ivica, primer koji je
veoma redak u prirodi. ak i ivice koje deluju otro ljudskom oku, imaju mali novo
zaobljenja, dovoljan da utie na prelamanje svetlosti i stvaranje refleksije. Pravljenje takve
greke, posebno modelovanjem predmetima koji imaju vidljivo zaobljene ivice dovodi do
stvaranja nefotorealistinih rezultata.
Neobraena ivica Ivica sa Chamfer modifikator
BOOLIANAlat kojim se kombinovanjem dva ili vie objekata dobija trei, procesom unije,
oduzimanja i intersekcije. Alat je pogodan za dobijanje kompleksnih oblika kombinovanjem
jednostavnih.
Proces kreiranja udubljenja na pravougaoniku oduzimanjem oblika sfere
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
51/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 51
Edit poly
Edit polymodifikator predstavlja set alata za modifikovanje sub-objektnih nivoa kao
to su: vertex, edge, border, polygoni element. Postoje dva metoda konvertovanja objekta u
editabilni poly: destruktivna metoda konvertovanja celog objekta i nedestruktivna metoda
dodavanja modifikatora na objekat. Kako bi se olakalo editovanje, osnovni objekat je
potrebno parametarski adekvatno kalibrisati i izdeliti na dovoljan broj podcelina na nain na
koji se obezbeuju prostor za rad i subobjektne elemente na koje se usmeravaju modifikatori.
Osnovna kocka 1x1 Kocka 3x3 Kocka 15x15
Osnovne komande koje nudi alat ponaaju se veoma slino kao komande alata za vektorsko
modelovanje koji upravljaju pravim linijama i nodovima sa jednom razlikom; pomeranje
moe da se vri u tri dimenzije. Osnovne komende su:
Insert vertexDodavanja verteksaExtrudeIstiskivanje poligonaOutlineSkaliranje obodne ivice poligona
BevelSkaliranje poligonaInsertDodavanje iviceBridgeSpajanje selektovanih poligonaFlipOkretanje normale poligonaHingeRotacija poligonaRemoveUklanjanje verteksaWeldSpajanje vie verteksa u jedanConnectSpoj koji pravi novu ivicuSplitAlat za deljenje ivice
-
7/26/2019 MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealistinom 3D Renderovanju
52/80
Primena vektorske i rasterske grafike u fotorealistinom 3Drenderovanju
Igor Pavlovi Strana 52
RASTER U 3D MODELOVANJU
Konvertovanje rastera u 3D
Standardne metode konvertovanja slika u 3D model mogu da se podele na dve
kategorije. Trodimenzionalne modele dobijene od jedne fotografije i trodimenzionalne
modele dobijene od mnotva fotografija istog objekta slikanog iz vie uglova15.
Pravljenje 3d modela od vie fotografija vri se pomou preraunavanja razliitog
rasporeda detalja na fotografiji. Razliit razmak nastao usled pomeranja pozicije
fotografisanja, programu pria mogunost da na osnovu trijangulacije detalja na fotografiji
mapira poziciju aparata a samim tim i objekata na fotografiji.
Prikaz pozicioniranja fotoaparata oko objekta
Nakon mapiranja objekat se pretvara u 3d model i dodeljuje mu se tekstura sa fotografije.
Procesi konverzije fotografija u trodimenzionalne modele nisu dovoljno precizni te se ne
koriste u profesionalne svrhe. Za precizne rezultate koriste se laseri koji u kontrolisanim
uslovima prezicno mogu da mapiraju objekat .
Pojedinane rasterske ili slike dobijene konvertovanjem rastera u vektor, mogu da se
koriste kao osnova za pravljenje trodimenzionalnih objekata najee na 3d ravnima (plane)
procesom zvanim displacement mapping i njegovim derivatima: bump mapping, parallax
mapping itd. Rezultati su