Produktionsschritte. maßgeblich auch für Systemstruktur Î Teilsysteme von Animationssystemen. ist Leitstruktur für die nächsten Vorlesungen

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1 $QLPDWLRQXQG0XOWLPHGLD Objektmodellierung: Geometrie Prof. Dr.-Ing. Detlef Krömker *RHWKH8QLYHUVLWlWÃ)UDQNIXUW *UDSKLVFKHÃ'DWHQYHUDUEHLWXQJ 5 FNEOLFN 'LH$QLPDWLRQVSLSHOLQH Preproduction Objektmodellierung Object Modeling Scene Modelling Animation Produktionsschritte maßgeblich auch für Systemstruktur Î Teilsysteme von Animationssystemen Produktions-Rendering Postproduktion ist Leitstruktur für die nächsten Vorlesungen 1

2 Preproduction Object Modeling Scene Modeling Animation Rendering Postproduction 5 FNEOLFN EMHNWPRGHOOLHUXQJ Geometrisches Modellieren verschiedene Modellarten und -methoden Geometrieakquisition: Scanner Übernahme (CAD) Prozedurales Modellieren Fraktale, Grammatiken,... Symbolisches Modellieren kinematische, dynamische,... Modelleigenschaften Surface (Volume) Modeling Material: Farbe, Reflektion, Textur,.. ggf. O-spezifische Lichtquellen 3 1. Geometrisches Modellieren - Körper -Modelle. Übernahme von CAD-Daten 3. 3D-Scanning 4. Spezielle interaktive Techniken: Direct Point Manipulation, Deformation with Lattices 5. Spezielle Ergänzungen: Beveling, Rounding, Fillets hehuvlfkw 4

3 hehuvlfkw)ruwvhw]xqj 6. Zusammenfassung 7. Glossar 8. Weitere Informationen 9. Ausblick Nächste Schritte 5 (Folien: M-3 bis M-37) 0HWKRGHQ EHUVLFKW *HRPHWULHHU]HXJXQJ 6 3

4 $[ + (\ 4XDGULNHQ VLQGKlXILJJHQXW]WH3ULPLWLYH $ % & ' + +] % ( [,\,],1] = 0 ) * können parametrisch definiert werden: Sweep-Körper um die z-achse Einfache Kontroll-Parameter: Bereiche von z und der Sweep-Winkel Viele elementare Körper: Kegel, Zylinder (Scheibe), Kugel (Ellipsoid), Paraboloid, Hyperboloid, Torus + %[\ + )\] + &[] + '[ + *\ +,] + - = 0 & ' [ ) * \ +, ], hehuqdkphyrq&$''dwhq sehr oft benutzt: DXF (Drawing Interchange Format), Autodesk Hauptproblem: fehlende Topologieinformation andere CAD-Formate: IGES VDAFS (VDA-Flächenschnittstelle) STEP Haben sehr schnell an Bedeutung gewonnen, VRML 1.0 (Virtual Reality Modeling Language) VRML.0 Internationaler Standard (ISO/IEC SC4) WEB-3D??? 4

5 +DXSWSUREOHPHEHLGHU hehuqdkphyrq&$''dwhq i.d.r. anderes Modellierungsziel! Übermodellierung: zu detailreich! oder zu wenig ausmodelliert Oft auch Qualitätsprobleme: Löcher Topologiefehler isolierte Kanten, Punkte,... Prinzip: '6FDQQLQJ Tiefenmessung: Punkt, Gitter, Kreise,... cross sections, slices, outlines: Höhenlinien geschlossene D-Kurven; gleiche Anzahl Punkte Extrusion erzeugt 3D-Objekt: Triangle-Mesh Probleme: i.d.r. Abtastfehler bei inhomogener Oberfläche des Originals verdeckte Geometrieteile sehr viele Polygone --> Nachbearbeitung Beispiel: Cyberware Scanner 5

6 9HUZDQGWH7HFKQLNHQ 3KRWRJUDPPHWULH Verfahren zur Objektrekonstruktion bekannt und entwickelt zur Bauaufnahme auch Luftbild/Satellitenbildauswertung Verfahren sehr vielfältig: Theodolitgestützte Verfahren Industriemeßverfahren (Einzelpunkte) Photographische Verfahren, z.b. Shape from Shading Shape from Texture Stereoskopische Verfahren 6SH]LHOOHLQWHUDNWLYH7HFKQLNHQ Direct Point Manipulation: Basis: Polygonales oder Freiformmodell Virtual Sculping: Modellieren mit Ton Deformation with Lattices Bounding Box Transformation Modellvorstellung : Die Objektpunkte sind mit imaginären Federn an die Lattice-Box gebunden (Siehe Folie) 6

7 6SH]LHOOH0RGHOOLHUXQJVIXQNWLRQHQ Beveling: Abschneiden harter Ecken oder Punkte Rounding: Abrunden Fillets: meist durch sweeping eines D-Outlines entlang einer Kante Purging: Eliminierung zu kleiner Polygone, zu vieler Eckpunkte Blending: Verbinden zweier Flächen 6SH]LHOOH0RGHOOLHUXQJVIXQNWLRQHQ Skinning: Spezielles Problem bei Skelettmodellen, z.b. bei Verwendung kinematischer Ketten Î siehe dort Probleme mit festen Geometrien : An den Gelenken entstehen Löcher, Lösungen: Filler Objekte: z.b. Kugelabschnitte einfaches shape change: unerwartete Formveränderungen Flächenkontrollpunkte mit imaginären Federn angebunden Force und Area of influence kontrollieren: Beispiel 7

8 Körper-Repräsentationen =XVDPPHQIDVVXQJ B-Reps (speziell polygonale Strukturen sind nach wie vor sehr wichtiges Primitiv in Animationssystemen) 15 *ORVVDU 16 8

9 Aus Benutzersicht: :HLWHUH,QIRUPDWLRQHQ Victor Kerlow: The Art of 3-D Computer Animation and Imaging George Maestri: Digital Character Animation, Volume 1 Essential Techniques Peter Ratner: 3-D Human Modeling and Animation Anthony A. Apodaca, Larry Gritz: Advanced RenderMan Creating CGI for Motion Pictures 17 $XVEOLFN² 1lFKVWH6FKULWWH Freiformflächen Modellierung Grundlagen parametrische Patches,... NURBS Patches, Trim Curves Subdivision Techniken / Smoothing, Rounding Gruppen und hierarchische Strukturen Basics Szenengraph Level of Detail + andere Speedup-Techniken Prozedurale Techniken 18 9