MR - Primena Vektorske i Rasterske Grafike u Fotorealističnom 3D Renderovanju

  • Upload
    monika

  • View
    237

  • Download
    2

Embed Size (px)

Citation preview

  • 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