Grundlagen der Medientechnik Rendering Fotorealistische Bilder und Videos Prof. Dr.-Ing. Jürgen Albrecht 12. Januar 1999

Inhalt der Vorlesung

Rendering Was heisst Rendering ? Rendersysteme Demonstration und Beispiele Ausblick, Tendenzen

Was heißt Rendering ? Ausgangspunkt: Komplettes 3D-Modell Ziel: Fotorealistisches 3D-Modell Umgebung, Kamera Licht Material Rendering, Animation

Beispiel gerendertes Modell

Drahtmodell einer Tasse

Schnittdarstellung

Tasse gerendert

Tasse aus Glas

Wozu Rendering ? Nicht für Grundrisse / Techn. Zeichnungen Nicht für CAD/CAM: maßgenaue 3D-Modelle Nicht Grafikdesign (noch nicht !?) Präsentation von 3D-Modellen Fotorealistische 3D-Modelle 2D-Ansichten (synth. Fotos) von 3D-Modellen Animation von 3D-Modellen: Video

Digitaler 3D-Modellbau

Render-Systeme MH 3D www.hash.com Bryce 3D www.metacreation.com Cimema 4D XL www.maxon.de Softimage 3D www.softimage.com 3D Studio MAX www.ktx.com ALIAS Power Animator www.alias.com Literatur: - c‘t 1998, Heft 2 und Heft 16

Was ist 3D Studio ? Modeling, Rendering und Animation Kinetix ist Tochter von Autodesk Semiprofessionelle PC-CAD-Linie Plug-In-Module von Dritten: Wie AutoCAD Aktuell: 3D Studio MAX R2.5, July 1998 Vollversion ca. 8.000 DM, Dongle ! Windows 95 und NT (nur Intel-Plattform)

Funktionsbereiche Benutzeroberfläche 2D-Modeling 3D-Modeling Kamera Licht Material Rendering Animation

Wie arbeitet 3D Studio ? Entscheidend: Woher kommt das 3D-Modell ?? 3D-Modell in Umgebung = Szene Kamera = Ansicht Beleuchtung Material Rendering

Demonstration Benutzeroberfläche Objekte generieren und Editieren Verschiedene Modelldarstellungen Unterschiedliche Ansichten Rendering

KAMERA Beispiel

LICHT Beispiel

LICHT Beispiel

1. SM Standard Beispiel

2. MM Map-Mat. 2. Beispiel

3. MK Kombi Beispiel

Demonstration Kamera Beleuchtung Material Rendering-Parameter

Kurs und Ergebnisse Seit 1996 3D Studio im Medienzentrum Verschiedene Experimentalkurse Im Frühjahr 1998 der erste Crash-Kurs Der schnellste Rechner ist gerade gut genug: Pentium II, 400 MHz, 256 MB RAM ... usw. Ergebnisse des Crash-Kurses: Fotorealistische Bilder und Videos

Beispiel-Bilder Studenten des Crash-Kurses Andrea Gunschera: Modeling mit AutoCAD Rendering mit Siview 5.2 Jürgen Albrecht: Rastgetriebe

Rainer Noack

Beatrice Neumann

Alexander Graichen

Gerd Wünsche

Carol Selig

Hendrik Speck

Thomas Orenz

Ralitza Spassova

Steffen Weber

Markus Mannes

Markus Mannes

Andrea Gunschera

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Bilder von Andrea Gunschera / 1998

Explosionsdarstellung

Explosionsdarstellung

Explosionsdarstellung

Lichtwirkung

Lichtwirkung

Animation Eine Animation ist ein zeitabhängiges Modell: Mit der laufenden Zeit ändert sich das Modell. Alle Parameter eines Modells sind zu animieren: Objekte, Licht, Kamera, Material Prinzip der Animation: Keyframing Ergebnis: Digitales Video z.B. im Format *.AVI Problem: Dramaturgie und Sound

Render-Zeiten, Video Faustformel: 1 Minute = 2000 Bilder = 3 Stunden Beispiel: - Rechner Pentium II, 400 MHz - Format 800 x 600 Pixel - 1 Minute Video = 1800 Bilder - Renderzeit 2 bis 5 Stunden je nach Bildinhalt

Wiedergabe Verschiedene Video-Kompressionsformate Bildformat und Auflösung Player und Rechenleistung Noch nicht genügend Know-how

Demonstration Prinzip Keyframing Animation von Objekten Animation von Licht Animation von Material Ausgabe als Video

Beispiel-Videos Carol Selig Saturn Gerd Wünsche Zahnradgetriebe Markus Mannes Spinne Steffen Weber Scheinwerfer Thomas Orenz Signet Jürgen Albrecht Gelenkgetriebe

Beispiel: Getriebe-Animation AL / Februar 1961

Beispiel: Getriebe-Animation Getriebeplan für ein Einstand-Rastgetriebe Digitaler Modellbau mit 3D Studio MAX Animation als vorwärts gerichtete Kinematik s. Dateien Rast00.max bis Rast05.max 2D-Bilder durch Rendering (Hintergrund, Licht !) oder Capture (hier auch 2D-Objekte sichtbar !) Explosionsdarstellungen AL/160696

Animation Getriebe I

Animation Getriebe II

Neue Möglichkeiten Modeling ist nach wie vor nötig ... Danach aber nicht mehr Strichzeichnung, sondern fotorealistische Bilder. Animation der Modelle führt zu digit. Video. Konsequenz: Neue digitale Techniken und Neue digitale Produkte Viel Arbeit für Designer ... !!

Einsatz fotorealistischer Modelle Rendering

Das Performance-Problem Juli 1998

Die Zeiten ändern sich ... Seit 1986 arbeiten wir mit AutoCAD ... Ziel: Technische Zeichnungen und 3D-Modelle Seit 1993 parallel dazu mit ALIAS auf SGI Ziel: Gerenderte 3D-Modelle, Präsentationen Tendenz: Weg von AutoCAD und ALIAS Hin zu Intel-PC + 3D Studio MAX o.ä.

Tendenzen Schnelle Rechner für Rendering und Video Hochleistungs-Render-Systeme auch für PC Schwachstelle: Digitaler 3D-Modellbau !! Größte Reserven der IT liegen in VR VR: Modellbau, Rendering, Animation und Video Für das Design sind solche Präsentationen in der Zukunft von zentrierender Bedeutung !

Literatur Michael Todd Peterson !! DasLehrbuch zum Kurs !! 3D Studio MAX Arbeitsbuch (1997) Markt und Technik, 79,95 DM ISBN 3-8272-5283-0 Robert Warnke 3D Studio Max, übersichtlich, schnell und professionell (1997) Addison-Wesley, 69,90 DM Christian Immler Das große Buch 3D Studio MAX (1997) Data Becker, 99.00 DM

Literatur Robert Warnke 3D Studio MAX R2 - Befehlsreferenz (1998) Addison-Wesley, 79,90 DM Christoph Lindemann 3D Studio Max 2 Creative (1998) Internatioml Thomson Publ. 79.95 DM Michael Todd Peterson 3D Studio Max 2 Fundamentals (1998) Markt und Technik 89.95 DM

Das Letzte ... vom 11. Juli 1998

Das Letzte ... vom 12. Januar 1999