Animation und Multimedia

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Bernd Brandt
vor 5 Jahren
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1 Animationsrendering Prof. Dr.-Ing. Detlef Krömker Goethe-Universität, Frankfurt Graphische Datenverarbeitung

2 Rückblick Ergänzung zur Animation von Skelettstrukturen: Skinning Soft-Objekt Animation Deformation und Animation von parametrischen Flächen Deformation mit speziellen Hilfsstrukturen Computeranimation und traditionelle Animation 2

3 Übersicht 1. Spezielle Anforderungen an das Rendering aus Sicht der Produktion von Spielfilmen (Feature Film) 2. RenderMan 3. Elemente der Shading Language 4. Die Zukunft Forschungsaktivitäten Trends 5. Glossar 3

4 Spezielle Anforderungen an das Rendering aus Sicht der Produktion von Spielfilmen (Feature Film) K Funktionsumfang K Flexibilität K Robustheit K Performance K Bildqualität (nach Apodaca, Gritz) 4

5 Funktionsumfang K Insbesondere für die Realisierung von Spezialeffekten (Special Effects): Motion Blur Tiefenschärfe K Verschiedene Geometriebeschreibungen Polygone mit Subdivision Parametrische Flächen (u.a. NURBS) Implizite Flächen Spezielle (prozedural erzeugte) Geometiren für Haare,... 5

6 K Beleuchtungseffekte Schatten Funktionsumfang (2) Texture Mapping in vielen Facetten (auch prozedural erzeugte Texturen) Atmosphärische Effekte (Volumetrische, Participating Media) Lens Flare K Bildformate mit Sonderinformationen fürs Compositing 6

7 Flexibilität K Von Photorealismus bis Cartoon Realismus) K Programmierbares Shading : Shading Language K Konfigurierbare Relationen Geschwindigkeit / Qualität Geschwindigkeit / Speicherbedarf K Auf vielen Plattformen verfügbar: Rendering Farms 7

8 Robustheit K Full Length Film > Frames K Fehlerfreie (?) und fehlertolerante (?) Implementierung: hohe Zuverlässigkeit K Möglichst wenige (keine?) Beschränkungen: Anzahl der Objekte Anzahl der Lichtquellen Anzahl und Umfang der Texturen Bildauflösung K Keine verbotenen Kreuzrelationen : Nicht kombinierbare Kombinationen 8

9 Performance K Full Length Film > Frames ( Stunden Rendering mit 24 Std. /Tag > 4000 Tage > 10 Jahre) K Moores Law (Performance verdoppelt sich alle 18 Monate) zählt nicht: Blinns Law: Rendering-Zeit ist eine Konstante K Globale Beleuchtungsmodelle (Raytracing, Radiosity) werden selten genutzt K Abschätzbare Rendering-Zeiten Budgets Ressourcen Allokation Deadlines 9

10 Bildqualität K Immer das höchst mögliche gefordert: Big Screen fordert Tribut: Geometrische Auflösung Farbauflösung K Excellente Antialiasing an allen Konturen: Geometrie Texturen Shading und Schatten 10

11 RenderMan K RenderMan (Pixar Inc.) ist der am weitesten verbreitete Renderer in der Filmindustrie K Pixar Inc. ist Spinoff der Computer Division of Lucasfilm, seit 1986; K Assoziierte Personen: George Lucas Ed Catmull Rob Cook Loren Carpenter Pat Lawson Pat Hanrahan Steve Jobs K Filme Tin Toy Toy Story Geri s Game A Bugs Life Star Wars: Episode

12 RenderMan K Basiert auf der Reyes Image Rendering Architecture; Cook et.al Reyes: renders everything you ever saw K RenderMan Interface Specification (Pixar 1989, siehe K Pixars Implementierung (auf Basis der Reyes Architektur (modifizierter Scanline Renderer): PhotoRealistic RenderMan (PRMan) = (Referenz- Implementierung für Compliance; wie bei PostScript) K Frei verfügbare Version for Noncommercial Use: Blue Moon Rendering Tools rendrib (BMRT) siehe 12

13 Reyes Architektur 13

14 Dicing 14

15 Elemente der Shading Language Idee: Beleuchtungsrechnung, Texturing und Shading programmierbar machen! Anstelle einer festen Gleichung (GL,...), wie i tot gibt man dem Benutzer eine Sprache an die Hand, C-ähnlich: = a glob m Surface Shaders Displacement Shaders Light Shaders amb Volume Shaders + m emi Image Shaders (nur in BRMT) k k k k k + c spot ( iamb + d ( idiff + ispec ) k 15

16 Ein einfaches Beispiel 16

17 Eigenschaften K zur Behandlung von Punkten, Vektoren, Farben,... K Häufig benötigte Funktionen für Vektor- und Matrixoperationen,... K Zugriff auf den Geometrie-Zustand der Graphik- Pipeline: Positionen, Normalen, Flächenattributen, Lichtquellen, Texturen,... K Parameter sind deklariert oder an die Primitive gebunden 17

18 Eigenschaften K Parameter werden by Reference übergeben K One Path Language: Übersetzung zusammen mit dem Shader Body in inline code K Keine Rekursionen! 18

19 Beispiele 19

20 Rückblick Produktionsschritte Die Animationspipeline Preproduction Object Modelling Scene Modelling Animation Produktions-Rendering Postproduktion 20

21 Die Zukunft K Zahl Anwendungen erhöhen sich ständig! K Mehr und mehr Varianten benötigt und verfügbar K Immer noch viele Herausforderungen! 21

22 Glossar K Glossar der Begriffe K Definieren Sie die Fachausdrücke, wie sie zu diesem Thema verwendet werden. 22

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