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Darstellung virtueller Welten
Darstellung virtueller Welten Referat zum Thema: ‚Darstellung virtueller Welten‘ - 3D Modelling & Renderer - Gruppe 3: Schilberg, Pfost, Möhle, Mertens 11.01.05 Folie 1/32 Jan Möhle Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer CAD-Programme 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Begriff Rendern Rendern Begriffe Überblick (von engl. to render = wiedergeben, vortragen) bezeichnet den Vorgang aus Rohdaten durch Anwendung geeigneter Verfahren neue Daten zu generieren. In der Computergrafik, besonders der 3D-Computergrafik, wird durch das Rendern aus der Beschreibung einer Szene (Objekte, ihre Position und Eigenschaften) ein Bild erzeugt. Man unterscheidet hierbei zwischen Echtzeit-, fotorealistischem und nichtphotorealistischem Rendering. 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Im Bereich der Virtual Reality gibt es zusätzlich noch das so genannte haptische Rendering, mit dem virtuelle Gegenstände nicht nur gesehen sondern auch mit dem Tastsinn wahrgenommen werden können. Folie 2/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Hidden-Line Begriffe Überblick Verdeckte – Linien – Berechnung "unsichtbare" Linien bzw. Liniensegmente werden erkannt und aus dem Bild entfernt das Resultat kann wieder eine CAD-fähige Zeichnung sein, die aus Vektoren besteht 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 3/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Gouraud-Shading Begriffe Überblick ein 1971 von Henri Gouraud vorgestelltes Verfahren Eck-Farbwerte werden interpoliert weiche Farbverläufe zwischen den Polygonflächen (d. h. eine gleichmäßige Schattierung) erzeugt nur matte Objektoberflächen können dargestellt werden, die das Licht gleichmäßig und ungeordnet in alle Richtungen streuen dadurch erhalten die Objekte ein plastikähnliches Aussehen (Transparenz, Schatten, Spiegelungen, Materialeigenschaften wie Texturen usw. werden nicht berücksichtigt) Folie 4/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Phong-Shading Begriffe Interpolation der Normalen-Vektoren dadurch sind sowohl weiche Farbverläufe, wie auch Glanzpunkte möglich wirkt wesentlich realistischer als Gourand-Shading Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Gouraud-Shading Folie 5/32 Phong-Shading Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Scanline Rendering Begriffe Überblick zur Darstellung von 3D-Grafik in Echtzeit verwendet in der Regel über OpenGL oder DirectX umgesetzt Pixelgruppen, so genannte Scanlines, werden gefunden eine Scanline sind Pixel einer Zeile, die jeweils der gleichen Oberfläche zugeordnet werden können für jeden Punkt der Scanline, wird zunächst ein Satz von U/V-Koordinaten errechnet (die Koordinaten des Pixels werden in das Koordinatensystem der Oberfläche transformiert) mit diesen U/V-Koordinaten kann dann der Farbwert des Pixels durch Interpolation errechnet werden 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo deutlich schneller als Raytracing oder Radiosity Folie 6/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Raytracing Begriffe Überblick "Strahlverfolgung“ ein Verfahren der 3D-Computergrafik zur Erzeugung (meist) fotorealistisch wirkender Bilder aus 3D-Daten in die Berechnung der Reflexionen und Schatten werden alle anderen Objekte der Szene miteinbezogen es wird als ein globales Beleuchtungsverfahren (engl. Global Illumination) bezeichnet Alle hochwertigen Renderer benutzen das Raytracing, meist in Kombination mit weiteren Verfahren um auch die diffuse Beleuchtung besser simulieren zu können. Folie 7/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Raytracing Begriffe Überblick Raytracing-Berechnungen sind sehr zeitintensiv Raytracing wird vornehmlich bei der Erzeugung von Darstellungen eingesetzt, bei denen eher die Qualität als die Berechnungszeit im Vordergrund steht In Bereichen wie der Virtuellen Realität, in der räumliche Darstellungen in Echtzeit berechnet werden müssen, spielt Raytracing derzeit keine Rolle Folie 8/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Radiosity Begriffe Überblick globales Beleuchtungsmodell beruht auf dem Energieerhaltungssatz: Alles Licht, das eine Fläche empfängt und nicht absorbiert, muss sie wieder emittieren eine Fläche kann auch selbstleuchtend sein. für jede Fläche wird eine Gleichung aufgestellt, die das emittierte Licht aus dem von den anderen Flächen empfangenen Licht und evtl. ihrer eigenen Leuchtkraft bestimmt es ergibt sich ein Gleichungssystem, dessen Lösung die Helligkeit jeder einzelnen Fläche angibt Folie 9/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Renderverfahren Radiosity Begriffe Überblick ein Vorteil des Radiosity-Verfahrens ist, dass die Berechnung vom Standort und Blickwinkel des Betrachters unabhängig erfolgt die Radiosity-Berechnungen müssen so für eine Szene nur ein Mal berechnet werden danach kann die Szene in Echtzeit gerendert werden, was für Anwendungen wie virtuelle Architekturmodelle interessant ist das Ergebnis sind fotorealistische Bilder 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Radiosity wird von PC-basierenden Rendering-Programmen selten unterstützt Folie 10/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Überblick CAD-Nutzerumfrage bei DER ENTWURF (01.05.2002) Welche 3D-Modelling Software wird genutzt? Folie 11/32 Form Z 11% Begriffe Überblick 3D Studio Max Maya 5% Art.lantis 3D Studio Max 36% Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Cinema 4D XL 18% Demo Art.lantis 19% 3D Studio Viz 11% Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten 3D Studio Max 3D Modeling Animation Rendering Visuelle Effekte The Last Samurai The Matrix Reloaded Star Trek Nemesis Computerspiele (80% der Spieleentwickler arbeiten mit 3D Studio Max) Max Payne 2 Need for Speed: Underground Battlefield 1942 Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Visualisierung (Design) PSA, Peugeot Citroën Bombardier Jets Metro Airport, Detroit Folie 12/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten 3D Studio Max Begriffe Systemvoraussetzungen min. CPU 300Mhz (Dual Intel Xeon™ oder Dual AMD Athlon™ Überblick ® System empfolen) min. 512 MB RAM und 500 MB Swap space (1GB RAM und 2GB swap space empfolen) 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Graphikkarte mit 1024 x 768 Auflösung und 16-bit color mit Art of Illusion 64MB RAM (3D Graphikkarte mit1280 x 1024 Auflösung und Terragen 24-bit color mit 256MB RAM empfolen) Demo Kosten 121 € (Studentenversion) bis 5142,50 € Folie 13/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten 3D Studio Max Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 14/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten 3D Studio Max Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 15/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art.lantis High-End Renderingprogramm für Architekturmodelle (ArchiCAD, Arc+, Vectorworks) liefert professionelle fotorealistische Bilder und Animationen Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Riesige Auswahl von Oberflächenmaterialien, Farben, Perspektiven und Lichtquellen Hohe Geschwindigkeit Maya Art of Illusion Terragen Demo Bearbeitung der Oberflächen in Echtzeit in der 3D-Szene Importformate: OPT/DB, ART, DWG, DXF, IGES, VRML, QD3D, 3D Studio, Electric Image und RIB Folie 16/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art.lantis Exportformate: TIFF, PICT, TGA, BMP, AVI, EPIX (Piranesi), QuickTime Movie und QuickTime VR Kosten ca. 560 € bis 900 € Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 17/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art.lantis Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 18/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Cinema 4D Einsatzgebiete Produktdesign Screendesign Architektur Visualisierung fotorealistische Charakteranimation komplexe wissenschaftliche Simulationen Spiele-Entwicklungen Spezialeffekte viele Modellierwerkzeuge umfangreiche Animationsfunktionen leistungsstarker Renderer frei konfigurierbare Benutzeroberfläche Kosten Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 699 € (Basisversion) bis 3249 € (Studio Bundle) Folie 19/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Cinema 4D Systemvoraussetzungen Windows 2000/XP oder Mac OS X 10.3 min. CPU 1 GHz (CPU ab 2 GHz empfohlen) min. 512 MB RAM (1024 MB RAM empfohlen) Zahlreiche Datenformate für Import / Export werden unterstützt Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 20/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Cinema 4D Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 21/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Cinema 4D Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 22/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Maya professionelle Software für 3D-Modeling, Animation und Rendering führende 3D-Animations Software im Filmsektor (ca. 40%) Shrek Final Fantasy usw. Oscar® prämiert Systemvoraussetzungen Windows 2000/XP, RedHat™ Linux oder Mac OS X 10.3 P II oder höher, Macintosh G4 oder höher min. 512 MB RAM Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Kosten 2099 € (Maya Comlete 6) bis 7349 € (Maya Unlimited 6) Folie 23/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Maya Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 24/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Maya Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 25/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art of Illusion statischer 3D Modeller u.A. mit VRML97 export in Java geschrieben und damit verfügbar für alle Betriebssysteme Verfügt über keine 3D Hardwarebeschleunigung Open Source / free Software Verfügt über die wichtigsten 3D Modeling Operationen Kann Animation und Texturierung Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Ist für VRML zur Zeit nur zur Herstellung statischer Objekte geeignet Folie 26/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art of Illusion Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 27/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Art of Illusion Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 28/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Terragen 3D-Landschaftsgenerator Zur Erstellung fast photorealistischer Bilder Einfache Bedienung Freeware für den privaten Gebrauch maximale Bildgröße von 1280x960 Pixel (Freeware) Bilder können als Bitmapdateien abgespeichert werden und so in weiteren Programmen bearbeitet werden Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Systemvoraussetzung Windows 95, 98, 2000, NT und XP Pentium I mit 32 MB RAM (empfolen Pentium II mit 64 MB RAM) Folie 29/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Terragen Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 30/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Terragen Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo Folie 31/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05 Darstellung virtueller Welten Demo Begriffe Überblick 3D Studio Max Art.lantis Cinema 4D Maya Art of Illusion Terragen Demo 3ds max® Folie 32/32 Jan Möhle / Teilthema: 3D Modeling & Renderer 11.01.05
