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3D Design Grosses Seminar Bernhard Garthe Inhalt - 3D Modellierung - Texturen und Oberfläche - Licht - Rendering - Animation - 3D Programme - Fazit.

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Präsentation zum Thema: "3D Design Grosses Seminar Bernhard Garthe Inhalt - 3D Modellierung - Texturen und Oberfläche - Licht - Rendering - Animation - 3D Programme - Fazit."—  Präsentation transkript:

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2 3D Design Grosses Seminar Bernhard Garthe

3 Inhalt - 3D Modellierung - Texturen und Oberfläche - Licht - Rendering - Animation - 3D Programme - Fazit

4 3D Modellierung - Unter 3D Modellierung ist in erste Linie die Erstellung eines des Polygongitters zu verstehen. - Ein Polygongitter (Mesh) besteht aus: -Punkten (Vertices) -Polygonen -Face

5 3D Grundlagen

6 - Vertex: -keine Größe -Beim Rendern nicht Sichtbar - repräsentiert Raumkoordinate -Zugriff auf einzelne Vertices immer möglich - Face: -Fläche zwischen den Vertices eines Polygons -von Normalvektor abhängig - Sichtbarkeit durch Zuweisung einer Farbe oder Textur

7 3D Grundlagen - Polygon: -min 3 Vertices - unbegrenzte Anzahl an Vertices -aus Laufrichtung ergeben sich Normale die die Sichtbarkeit steuern -Polygone sind der Grundbaustein jedes Objektes

8 Grundkörper - Die einfachste Art der Modellierung ist das Zusammensetzen von Grundkörpern -Grundkörper sind Schablonen für oft gebrauchte Formen wie z.b.: -Box - Kugel -Pyramide -Tablettenform -Diamant -...

9 Grundkörper

10 Verbinden von Grundkörpern - Boolsche Operationen Verschmelzen Subtrahieren Schnittmengen

11 Grundkörper - Hierarchische Verknüpfung -Verkettung von Objekten -relative Position wird beibehalten -Zuordnung eines Objektes zu einem anderen Parent/Child -Translation -Rotation -Scalierung

12 Grundfunktionen - Extrude -Verschiebung eines Objekts entlang eines Vektors -Skalierung und Verschiebung beim Extrude -aus einer Fläche wird ein 3D-Objekt -Bsp. -3D Buchstaben -Profile

13 Grundfunktionen - Lathe -Rotation eines Objekts um eine Achse -keine Skalierung und Verschiebung beim Verschieben -aus einer Fläche wird ein rundes 3D-Objekt -Bsp. -Glas -Schachfiguren -Säulen

14 Grundfunktionen

15 -Sweep-Tool -Artverwandt mit Lathe-Tool -Drehung mit Veränderungen -Größenänderung -Zulaufen auf Rotationsachse Anwendung: -Schneckenhaus -Spirale um einen Kegel - Gewinde einer Schraube

16 Grundfunktionen

17 Erweiterte Funktionen -NURBS -Non Uniform Rational B Splines -Splines bei denen nicht die Durchgangspunkte bestimmt werden, sondern Richtungsvektoren. -mehr Kontinuität im Kurvenverlauf -bessere Modellierung von Natürlichen Strukturen als mit Splines

18 Erweiterte Funktionen

19 -Skinning -Verbinden von Spline-Profilen -Durch Verbindung der Punkte mehrerer Splines kann eine Fläche erzeugt werden. -gute Modellierung von Natürlichen Strukturen

20 Erweiterte Funktionen

21 Patch-Modellierung -Patch: Wie Polygon nur mit geschwungener Fläche -Patch wird aus mehreren Polygonen zusammengesetzt PolygonPatch

22 Erweiterte Funktionen

23 -Metaballs -keine Polygone oder Splines -keine Probleme mit weichen Übergängen zwischen Körpern -Intuitive Modellierung mit beeindruckenden Ergebnissen -einfaches erstellen natürlicher Formen z.B. eine Hand

24 Erweiterte Funktionen

25 Chaos bei Metaballs

26 Erweiterte Funktionen -FFD (Freiform Deformation) -Quader die mit Modellen gefüllt werden -Veränderung des Quaders führt zu einer Veränderung des Eingeschlossenen Modells. -Modell wird nicht verändert, nach Lösen vom Quader hat es wieder sein ursprüngliches Aussehen -Einfache Modellierung von leicht veränderten Objekten. -Bsp. Für Quadermanipulationen -Scale, Twist, Bend,... -Jede Veränderung durch Verschieben der Quadereckpunkte

27 Erweiterte Funktionen

28 Modellierung -Grundkörper -Grundfunktionen -NURBS -Metaballs / Metakörper -Freiform Deformation (FFD) Mit den Vorgestellten Techniken ist die Modellierung aller 3D Objekte realisierbar.

29 Texturen & Oberflächen -Texturen - Mappingarten -Oberflächen -Glanz -Reflektion -Transparenz -Bump Maps /Displacement/Maps

30 Texturen -Mappingarten -Kubisches Mapping -Spherisches Mapping -Zylindrisches Mapping -Projektion Die 3D Software liefert meistens noch viele weitere Mappingmethoden, die aber nahe Verwandte von den 3 Aufgeführten sind.

31 Texturen

32 Oberflächen -Glanz / Reflektion -Glanzlichter, Specularity Map -Spiegelung, Reflectivity Map -Nichtmetalle -Weißer Glanz -Metalle -Glanz in Materialfarbe

33 Oberflächen -Transparenz/ -Transparency Map -Transparenz / Caustics

34 Oberflächen -Bump Maps -Erzeugen die Illusion einer Senke oder Steigung. -Verbiegen der Normalvektoren -Erzeugung von -Furchen -Falten -Strukturen -An den Polygonkanten falsch

35 Oberflächen -Displacement-Maps -Ähnlich wie Bump-Maps -Erzeugen einer Senke oder Steigung. -Verändern das Mesh des Modells

36 Licht -Lichquellen -Radial abstrahlende Lichtquelle -Spot Lichtquelle -Paralleles Licht -Simuliert Sonnenlicht -Ambientes Licht Die 3D Programme bringen viele Lichtarten mit, die aber alle den o.g Gruppen angehören. -Tube Lichtquelle (Neonröhre) -SpotLichter mit Zielobjekt

37 Licht

38 -Sichtbare Lichtquellen -Lichtquellen sind bei allen Programmen unsichtbar -Werden meist durch sehr helle Objekte repräsentiert -Objekte sichtbarer Lichtquellen -Lens Flare Effekte - Treten nur bei Kamera auf - Entsteht durch Unvollkommenheit im Linsenschliff - Mittlerweile unterstützt jedes Programm diesen Effekt - Verringert den Realismus einer Scene - Sollte nur noch bei Exotischen Lichtverhältnissen eingesetzt werden - Profis meiden Lens Flares inzwischen

39 Licht -Sichtbare Lichtquellen

40 Licht -Wo Licht ist ist auch Schatten. -Shadow Map -Beim Rendern berechnete Bilder werden aus der L Lichtposition auf die Scene Projeziert. -Weiche Schatten - Kein Durchleuchten von Transparenten Körpern -Raytracing -Raytrace Shadows generiert der Renderer,indem er den Pfad der Lichtstrahlen nachzeichnet. -Schatten mit Scharfen Kanten -Farbiges Durchscheinen durch Transparente Körper

41 Licht Shadow Map Raytracing

42 Licht Ohne Volumenlicht mit Volumenlicht

43 Licht Atmosphärische Effekte wie Nebel können Schatten verursachen.

44 Rendern Darstellungsarten - Wireframe - Niedrigste und Schnellste Stufe des Renderings - Darstellung des Meshs ind der Farbe des Objekts - Flat Shading - Polygone haben nur eine Farbe - keine Schatten - keine Transparenz - Glanzlichter sind zu erahnen

45 Rendern - Gouraud Shading - Kantenglättung zwischen Polygonen - Farbverläufe innerhalb der Polygone - keine Schatten - Phong Shading - Neuberechnung der Normalen für bessere Schattierungen - Texturen Oberflächeneigenschaften - keine Schatten - Transparenzen möglich, aber ohne Refraktionen

46 Rendern - Raytracing - Neuaufbau der Normalvektoren - Verfolgung des Lichts (Ray Tracer = Strahlen Verfolger) - Schatten - Alle Funktionen der Texturen und Oberflächen - Radiosity - Berücksichtigt Licht das von Objekten zurückgeworfen wird. Dieses Verfahren kann bei Bunten Objekten die von mehreren Lichtquellen angestahlt werden sehr Zeitaufwendig sein.

47 Rendern

48 - Tiefenschärfe - Realisierung über Alpha-Maske und darauf angewendeten Weichzeichner

49 Animation - Keyframes - Erstellung von Schlüsselbildern mit automatischer Berechnung der Zwischenbilder. - Die Möglichkeiten der Bewegung zwischen den Keyframes sind durch viele Einstellungen nahezu frei manipulierbar. - Funktionseditor zur Steuerung von allen Parametern - Position - Rotation - Skalierung - Transparenz

50 Animation - Forward Kinematik - Parent/Child Beziehung zwischen den Objekten - Child wird bei Transformation des Parent mittransformiert. -Inverse Kinematik - dreht die Forward Kinematik um - Child wird Transformiert und die Parent Objekte versuchen eine Position einzunehmen die zum Child Objekt führt - Gelenk-Attribute werden berücksichtigt - Bsp: - Roboterarm generiert seine Gelenkstellung aus dem zu greifenden Körper.

51 Animation

52 - Bone Animation - Löst das Problem der unsichtbaren Gelenke. - Verformen das umliegende Mesh Die Umliegende Haut passt sich den Knochen an. - können nachträglich hinzugefügt werden - Bone-Animation und Forward Kinematik/Inverse Kinematik können gut kominiert werden.

53 Animation

54 -SpaceWarps (Kraftfelder) - unsichtbare Objekte - FFD - Wellen

55 Animation - Bewegungsbahnen

56 3D Software - 3D Studio Max - Objektkonzept - viele Symbole - zu vollgestopft

57 3D Software - Lightwave - Trennung - Modeller - Lightwave 3D - keine Symbole - keine Objekt - Layerkonzept Layer

58 3D Software

59 Cinema 4D

60 Fragen ?


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