How to make a PIXAR movie

How to make a PIXAR movie Non-Photorealistic Rendering computer graphics & visualization Definition • NPR is an area of computer graphics that focu...
Author: Erica Pfeiffer
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How to make a PIXAR movie Non-Photorealistic Rendering

computer graphics & visualization

Definition • NPR is an area of computer graphics that focuses on enabling a wide variety of expressive styles for digital art. • Alternativbezeichnungen: artistic rendering expressive graphics [http://en.wikipedia.org/wiki/Non-photorealistic_rendering]

How to make a PIXAR movie - Non-Photorealistic Rendering Johannes Schamburger

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Nachteile photorealistischer Bilder • Sehr hoher Informationsgehalt • Künstlerische Kreativität ist eingeschränkt • Zeitaufwendige Erzeugung von Bildern

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Ziele • Künstlerischer Effekt

Annecy, Frankreich How to make a PIXAR movie - Non-Photorealistic Rendering Johannes Schamburger

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Ziele • Reduzierung der Informationen auf das Wesentliche

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Gliederung 1. 2. 3. 4. 5.

Simulation von Zeichengeräten Kantenerkennung Artistic Line Drawing Artistic Shading Anwendungen von NPR

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Gliederung 1. 2. 3. 4. 5.

Simulation von Zeichengeräten Kantenerkennung Artistic Line Drawing Artistic Shading Anwendungen von NPR

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Zeichengeräte - Bleistift • Verschiedene Linienstile

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Zeichengeräte - Bleistift • Verschiedene Linienstile • Verschiedene Schraffuren

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Zeichengeräte - Bleistift • Verschiedene Linienstile • Verschiedene Schraffuren • Verschiedene Härtegrade

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Zeichengeräte - Pinsel • Strichtechniken • Untergrund • Farbüberlagerungen

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Zeichengeräte - Pinsel

Original

Gerendertes Bild (Pinsel und Wasserfarben)

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Simulation von Zeichengeräten Kantenerkennung Artistic Line Drawing Artistic Shading Anwendungen von NPR

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Kantenerkennung mit Depth Maps Ursprungsszene (3D):

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Kantenerkennung mit Depth Maps 1. Z-Buffering: – Pufferung der z-Koordinate (= Tiefe) für jeden Pixel eines gerenderten Objekts

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Kantenerkennung mit Depth Maps Depth Map:

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Kantenerkennung mit Depth Maps 2. Approximation des Gradienten mit Sobel-Filter:

[

]

[

]

−1 0 +1 −1 −2 −1 G x = −2 0 +2 ∗ A G y= 0 0 0 ∗ A −1 0 +1 +1 +2 +1 Faltung

Beispiel: G y (3,3)= (−1) ∗ A(2,2) + (−2) ∗ A(3,2) + (−1)∗A(4,2) + 1 ∗ A(2,4) + 2 ∗ A(3,4) + 1 ∗ A(4,4)

Resultat: G= √ G 2x+G 2y How to make a PIXAR movie - Non-Photorealistic Rendering Johannes Schamburger

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Kantenerkennung mit Depth Maps 3. C0 Diskontinuitäten finden: – G= √ G 2x+G 2y – G ( x , y) > k → Kante für einen Schwellwert k

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Kantenerkennung mit Normal Maps

1. Berechnung der normal map: – Abbildung jedes Punktes auf den Normalenvektor ⃗n in diesem Punkt – Def. Normalenvektor einer Fläche: Vektor, der auf die Fläche senkrecht steht.

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Kantenerkennung mit Normal Maps

2. Berechnung der Kanten:

wie bei der depth map über SobelFilterung

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Kantenerkennung Kombination der Kanten aus der depth map und der normal map

=

+ aus depth map

aus normal map

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Artistic Line Drawing

„a few simple lines defining the outline of an object suffice to determine its 3-D structure.“ 1

1 Christou, C., Koenderink, J.J., van Doorn, A.J. „Surface gradients, contours and the perception of surface attitude in images of complex scenes.“ (1996), S. 712

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Artistic Line Drawing

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Artistic Line Drawing - Farbe

schwarze Konturen

weiße Konturen

weiße innere Kanten

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Artistic Line Drawing - Dicke

konstante Dicke

dickere äußere Kanten

flexible Dicke

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Artistic Line Drawing - Stil

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Artistic Shading

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Artistic Shading – Cartoon Shading Vorberechnung für jede Oberfläche: – Farbe 1: nur ambient lighting – Farbe 2: ambient lighting + diffuse lighting → eindimensionale texture map:

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Artistic Shading – Cartoon Shading Zur Laufzeit: Für jeden Vertex: ⃗ ,0) < ε: dunklere Farbe – max ( ⃗ L⋅N ⃗ ,0) > ε: hellere Farbe – max ( ⃗ L⋅N – ε kann einfach angepasst werden, um einen helleren/dunkleren Stil zu erzeugen. How to make a PIXAR movie - Non-Photorealistic Rendering Johannes Schamburger

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Artistic Shading – Cartoon Shading Resultat:

mehrdimensionale texture map:

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Artistic Shading – Cool-to-Warm Traditionelles Phong-beleuchtetes Objekt:

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Artistic Shading – Cool-to-Warm Yellow-to-blue shading:

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Anwendungen - Medizin

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Anwendungen - Architektur

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Anwendungen – Computerspiele Mirror's Edge

Team Fortress 2

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Anwendungen - Filme

Findet Nemo Sin City How to make a PIXAR movie - Non-Photorealistic Rendering Johannes Schamburger

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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