Лекция по Трёхмерной графике
•Download as PPT, PDF•
2 likes•2,841 views
Лекция для студентов 2-го курса по трёхмерной графике
Лекция по Трёхмерной графике
- 1. ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА 2 КУРС ТРЁХМЕРНАЯ ГРАФИКА Соболевский Алексей Высшая школа экономики, Москва, 2013 www.hse.ru
- 2. Темы лекции • Что такое трёхмерная графика? • История трёхмерной графики • Основные понятия 3D-графики • Конвейер рендеринга • Основные алгоритмы 3D-объектами • Дополнительные фишки Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 3. 3D GRAPHPHPHPHPHICZZZZ 3D-графика Раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 4. 3D GRAPHPHPHPHPHICZZZZ Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 5. 3D GRAPHPHPHPHPHICZZZZ Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 6. Немного истории Иван Сазерленд •Создатель Sketchpad (1962 год) •Основатель первой кафедры Компьютерной графики •Ведущий специалист в области КГ Эд Катмолл •Создатель первых алгоритмов битовой глубины и текстурирования •Технический директор Pixar Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 7. Немного истории Джим Блинн Создатель Bump Mapping и Environment Mapping Би Тюн Фонг Phong Shading Анри Гюра Gouraud Shading Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 8. Немного истории Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 9. Немного истории • 1976 год Первый фильм, в котором использовалась 3D-графика • Первая программа 3D-моделирования MAGI (процедрурная) • Алгоритм трассировки лучей • Появление полигонального метода моделирования • Power Animator (SGI-станции, Irix OS) Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 10. Основные понятия 3D-графики • Полигон • Вертекс • Текстура • Шейдер • Буфер глубины и буфер кадра • Рендеринг Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 11. Полигон • Произвольный плоский многоугольник являющийся частью грани или поверхности • В основном, треугольник Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 12. Вершина • Вершина полигона • Массивы вертексов (вместо массивов полигонов) • Преобразование объектов Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 13. Вершина • Позиция • Нормаль • Цвет • Координаты текстуры Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 14. Полигональная сетка Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 15. Вершина Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 16. Текстура • Растровое изображение • Отвечает за цвет и псевдообъём • Состоит из текселей Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 17. Текстурирование • Normal Mapping • Parallax Mapping • Bump Mapping • Environment Mapping • Displacement Mapping • Mipmapping • … Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 18. Текстурирование Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 19. Текстурирование Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 20. Текстурирование Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 21. Текстурирование • Parallax mapping – работает как фрагментный (пиксельный) шейдер • Displacement mapping – работает как вершинный (вертексный) шейдер Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 22. Шейдеры Программа для одной из ступеней графического конвейера, используемая в трёхмерной графике для определения окончательных параметров объекта или изображения. Она может включать в себя произвольной сложности описание поглощения и рассеяния света, наложения текстуры, отражение и преломление, затемнение, смещение поверхности и эффекты пост-обработки. (с) Wiki Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 23. Шейдеры • Вершинные шейдеры • Изменение параметров вершин • Геометрические шейдеры • Пиксельные шейдеры • Изменение параметров пикселей при выводе • Возможность производить попиксельное освещение • Создание эффектов с частицами Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 24. Шейдеры Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 25. Буфер глубины и буфер кадра Буфер глубины - способ учёта удалённости элемента изображения По сути, это массив, записывающий удалённость объектов сцены от камеры Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 26. Буфер глубины и буфер кадра Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 27. Буфер глубины и буфер кадра Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 28. Буфер глубины и буфер кадра Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 29. Буфер глубины и буфер кадра Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 30. Рендеринг РЕНДЕРИНГ Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 31. Рендеринг Получение изображения из модели (не обязательно 3D) Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 32. Конвейер рендеринга Это стандартный алгоритм Вход конвейера – данные о 3D сцене (свет, объекты, текстуры, шейдеры, типы затенения и освещения и т.п.) Выход конвейера – 2D картинка на мониторе Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 33. Конвейер рендеринга • Триангуляция (Triangle Setup) • Трансформация объектов • Обработка вершин • Трансформация вида • Проекция сцены • Отсечение невидимых частей • Растеризация • Обработка пикселей • Вывод Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 34. Конвейер рендеринга. Триангуляция Разбиение моделей на треугольники Любую область можно гарантированно разбить на треугольники (ZIP-теорема Конвея) Проще разбивать на треугольники, нежели на другие полигоны (метод Делоне) Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 35. Конвейер рендеринга. Триангуляция Метод Делоне Диаграмма Вороного Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 36. Конвейер рендеринга. Триангуляция Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 37. Конвейер рендеринга. Триангуляция Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 38. Конвейер рендеринга. Трансформация объектов Применение матриц преобразования к объектам (поворот, растяжение, перемещение) Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 39. Конвейер рендеринга. Обработка вершин •Задаются цвета и другие параметры вертексов •Обрабатываются вертексные шейдеры Трансформация вида •Переход от системы координат сцены к системе координат камеры Проекция сцены •Проекция 3D-сцены на 2D-пиксельную сетку монитора Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 40. Конвейер рендеринга. Clipping (отсечение) Невидимые части объектов отсекаются Растеризация Определение значений пикселей и занесение в Z-buffer значения глубины Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 41. Текстурирование Обработка света Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 42. Обработка света • Lightmapping • Shadow Volumes • Ray Tracing и Reverse ray tracing • Occulsion mapping • Photon mapping Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 43. Lightmap • Меняется цвет и освещённость текстуры Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 44. Shadow Volumes • В самом простом случае: всё, что находится за освещённым объектом – чёрное. Очень жёсткие тени. Сложности с воспроизведением рассеивания света Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 45. Shadow Volumes Справа показано, как распространяются проекции теневых объёмов от источника света Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 46. Ray Tracing и Reverse Ray Tracing • Если совсем просто: каждый пиксель экрана – это луч, направленный в трёхмерную сцену. При пересечении с объектом высчитывается цвет этого пикселя с учётом коэффициентов отражения, преломления и цвета самой текстуры. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 47. Ray Tracing и Reverse Ray Tracing Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 48. Дополнительные фишки Дополнительно Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 49. Дополнительные методы и алгоритмы • Методы построения 3D-объектов – NURBS – Voxels • Anti-Aliasing • Motion Blur • HDR Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 50. NURBS • NURBS – Non-uniform rational B-splines. Неоднородные рациональные B-сплайны. Метод построения криволинейных поверхностей. Основан на B-сплайнах и кривых Безье. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 51. NURBS Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 52. Voxels • Voxel – Volumetric pixel, по аналогии с обычным пикселем – из вокселей могут строится трёхмерные объекты. Может быть кубом, сферой или другим примитивом. Не нуждается в текстурировании. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 53. Voxels Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 54. Anti-aliasing • Anti-aliasing – технология, используемая для устранения эффекта «зубчатости», возникающего на краях одновременно выводимого на экран множества отдельных друг от друга плоских, или объёмных изображений. Высшая школа экономики, Москва, 2013
- 55. Anti-aliasing Высшая школа экономики, Москва, 2013