Objetivos de la asignatura
Utilizar métodos de computación gráfica interactivos y
de síntesis para representar por ordenador modelos e información relativa al
patrimonio. Por otro lado, saber aplicar técnicas de optimización en los datos
asociados a modelos, materiales, animaciones y texturas para facilitar la
construcción y uso de sistemas gráficos en patrimonio virtual y visualización arquitectónica. Finalmente imaginar, diseñar, evaluar y explotar
sistemas de representación gráfica realista en patrimonio virtual.
Opinión personal
Libro destacado
Opinión personal
El tema de esta semana ha
sido interesante y gracias a él hemos podido profundizar un poco más en el
proceso de creación de imágenes realistas por computador. Hemos podido
comprobar la complejidad de este proceso y las diferentes técnicas que se
emplean en este. También hemos aprendido cómo dependiendo de la técnica usada
la imagen final varía considerablemente. Este tema debe servirnos para
recordarnos que antes de realizar un proyecto debemos tener claro qué tipo de
imagen queremos obtener de este proceso para así emplear las técnicas adecuadas.
Son numerosos los términos
nuevos que he aprendido en esta unidad. Estos son los siguientes:
Síntesis de imagen realista (Realistic Image
Synthesis): Campo de trabajo que
representa imágenes de objetos tridimensionales, cuya descripción matemática
está almacenada en la memoria de un computador, con el mayor realismo posible
de forma que un observador humano no pueda diferenciar si se trata de una
fotografía o de una imagen generada mediante un motor de render.
Frustum: Representación del volumen de visualización de una
cámara (ya sea de vídeo o fotográfica). Esta tiene una forma piramidal y
selecciona los objetos que serán representados en la escena.
Pipeline gráfico: Unidad aritmética o CPU completa, que implementa variados
escenarios de operaciones típicas de renderizado, por ejemplo, cálculos de luz
y colores, renderizado, proyección de perspectiva, etc.
RayCasting (Trazado de
rayos): Algoritmo para síntesis de imágenes tridimensionales. Este se basa
en lanzar rayos desde el plano de imagen, uno por cada píxel, y encontrar el
punto de intersección más cercano con los objetos de escena.
Teselación: Técnica que mejora la calidad y los detalles con el
que se representan los objetos. Este consiste en transformar la superficie
continua, eligiendo un conjunto de puntos situados sobre la superficie para
posteriormente conectarlos mediante aristas, formando una red de caras
triangulares.
Texel: Píxel de un textura.
Lumel: Píxel de un mapa de iluminación.
Mapeado paramétrico (mapeado UV): Se definen dos coordenadas paramétricas (entre 0 y 1)
para cada vértice de cada cara del modelo.
PathTracing: Método introducido por Kajiya en 1986. Se basa en las
ideas del Distributed Ray Tracing para calcular todos los posibles caminos de
luz.
RayTracing: Método de trazado de rayos propuesto como mejora del
método RayCasting. Este permite calcular de una forma unificada la reflexión y
refracción de la luz, sombras, eliminación de superficies ocultas y otros
efectos necesarios para conseguir escenas fotorrealistas.
Mapa de fotones: Método basado en desacoplar la representación de la
iluminación de la geometría. Se realiza en dos pasos, primero se construye la
estructura del mapa de fotones (trazado de fotones) desde las fuentes de luz al
modelo. En una segunda etapa de render se utiliza la información del mapa de
fotones para realizar el renderizado de manera más eficiente.
Bounding Volume Hierarchy BVH (jerarquía de volúmenes
límite): Calculan el volumen límite (normalmente
una esfera o una caja) que contiene al objeto y agrupan estos volúmenes
jerárquicamente.
RealTime Rendering de Tomas Akenine-Möller
Reflexión
Debemos ser conscientes de la importancia del uso de técnicas realistas en la representación del patrimonio ya que gracias a estas el usuario se siente parte de dicha representación. Cuanto más real sea dicha reconstrucción por ordenador, más real será la experiencia vivida por el usuario. Es por ello que es muy importante controlar y conocer las diferencias técnicas existentes en este campo. Este es un tema que está evolucionando cada día más, sobre todo en el campo de los videojuegos.
Materia aprendida
Capacidad para diferenciar las técnicas de generación
de imagen en medios interactivos y en síntesis de imagen realista.
Capacidad para utilizar de forma eficiente el pipeline de visualización gráfico.
Capacidad para la creación y explotación de sistemas
de representación realistas en el ámbito del patrimonio virtual.
Capacidad para la gestión y adaptación de contenidos
multimedia específicos para su utilización en sistemas gráficos de
visualización de patrimonio.
Capacidad para utilizar métodos, técnicas, programas
de uso específico, normas y estándares en el ámbito de la Computación Gráfica
para la visualización de patrimonio.
Capacidad para evaluar el rendimiento y la complejidad
de los sistemas de representación realistas aplicados a la visualización de
patrimonio.
Contenido práctico
· Actividades
En cuanto a las actividades
de esta semana han sido dos: una obligatoria y otra optativa. Estas no han sido
muy complicadas de realizar. La actividad obligatoria ha consistido en buscar
información sobre tres motores de rendering realista y sintetizar dicha
información en una tabla. Esta actividad me ha servido para conocer la gran
cantidad de motores de rendering que existen. Los programas de render que he
investigado han sido Indigo Renderer, Yafaray y LuxRender.
Indigo Renderer
|
Yafaray
|
LuxRender
|
|
Iluminación global
|
X
|
X
|
X
|
Iluminación local
|
X
|
X
|
|
Iluminación de fondo
|
X
|
||
Aceleración GPU
|
X
|
X
|
|
Edición tiempo real
|
X
|
X
|
|
Profundidad de campo
|
X
|
X
|
X
|
Efectos de lentes
|
X
|
X
|
X
|
Textura procedural
|
X
|
X
|
X
|
Textura de imagen
|
X
|
X
|
X
|
Cámara ortográfica
|
X
|
X
|
X
|
Apoyo imágenes HDR
|
X
|
X
|
X
|
Efectos cáusticos
|
X
|
X
|
X
|
La actividad optativa ha consistido en modelar la escena de un templo sencillo en Blender. Para ello nos han facilitado la imagen de un modelo a seguir. El resultado de dicha actividad ha sido el siguiente:
· Prueba objetiva
La prueba objetiva de esta semana ha sido de gran utilidad para afianzar los contenidos más importantes de este capítulo.
Reproducción
En este espacio me gustaría compartir un enlace a un
curso básico sobre Blender. Este es gratuito y además de contenido teórico
también nos ofrece contenido práctico. También aparecen enlaces de descarga del
programa Blender para Linux o Windows.
El curso forma parte del libro electrónico “Fundamentos de Síntesis de Imagen 3D. Un
enfoque práctico a Blender”. Este ebook contiene la mayor parte del
contenido del curso básico de Blender (equivalente a un libro impreso de más de
300 páginas) creado 300 páginas) creado para el
Centro de Excelencia de Software Libre de Castilla-La Mancha por dos profesores
de la Universidad de Castilla-La Mancha: Carlos González Morcillo y David
Vallejo Fernández. A través del enlace podemos acceder libremente al contenido
de este ebook. También se puede comprar una copia del CD.
Tabla de Contenidos del curso
Sesión 1. Introducción a la síntesis 3D
Sesión 2. Modelado
Sesión 3. Materiales e Iluminación
Sesión 4. Animación
Sesión 5. Render y Postproducción
Imagen página curso Blender
También me gustaría compartir una entrada del blog 3D
in Motion. Architectural Visualization, en el cual se distinguen diversos
motores de render y se exponen sus principales características. He de decir que
la traducción que han realizado no es muy adecuada pero esto no es un
inconveniente para conocer las diferentes características de estos motores de
render.
Bienvenidos a otra entrada más de 3D in moti0n en esta
ocasión seguiré con las segunda parte del tema: Motores de render para 3D ¿Qué
son y cuál usar?, ya hable un poco sobre los motores de render en forma general
y cómo funcionan. Ahora les hablaré sobre los diferentes motores de render que
existen y sus características.
Iniciemos con la lista en primer lugar tenemos a V-ray:
V-Ray 2.0 para 3ds
Max
Características principales:
SOMBREADO
Eficiente sistema de sombreado optimizado para el trazado de
rayos- especialmente optimizados para mejorar la velocidad de renderizado.
Soporte para capas de material eficaz - de forma rápida
hacer que los materiales complejos utilizando el material de mezcla de V-Ray.
Rápido debajo de la
superficie de sombreado dispersión - V-Ray material de FastSSS2 utiliza un
pre-paso para crear efectos rápidos y precisos del subsuelo de dispersión con
el apoyo de dispersión única y múltiple.
ILUMINACIÓN
Físicamente precisas soluciones completas de iluminación
global - crear soluciones precisas indicaciones geográficas, utilizando
una combinación de los métodos de iluminación previstos a nivel mundial.
Las luces físicamente exactas - crear una iluminación
realista, utilizando las luces basadas en la física, incluyendo las
luces de IES y las luces verdaderas del área con el apoyo de mapeado de
texturas.
Parámetro de la direccionalidad de un rectángulo de V-Ray
luces - encender la luz rectángulo de V-Ray en una luz direccional con
textura con el parámetro de direccionalidad nueva.
Iluminación eficiente de los ambientes HDR - crear
soluciones precisas IBL con sombras fuertes en una fracción de los tiempos de
render habituales.
V-Ray Light Lister - de forma rápida de configurar y
ajustar la iluminación compleja con la ayuda de la nueva V-Ray Lister de luz
específica.
Esas son unas pocas de sus características. Está disponible
para diversos software de modelado 3D, si te interesó este motor de render
puedes revisar todas características en este link: http://www.chaosgroup.com/public_images/Brochure-V-Ray-Max.pdf
Indigo Render
Indigo está repleto de características de renderizado de gran alcance accesibles a los arquitectos, los diseñadores, modeladores 3D y artistas. Incluso si usted ha estado utilizando solamente software de 3D para unos pocos días, se puede utilizar para generar Indigo realista hace de su cuenta. Sus out-of-the-box materiales y las luces le permiten concentrarse en sus diseños sin tener que gastar horas en la configuración de los materiales y los ajustes.
La libertad para crear sus propios materiales
Viene con un editor de materiales independiente que le permite crear cualquier tipo de material - a partir de arena, cuero y madera, dulces de pintura de automóviles, el agua incluso. Cuanta con una interfaz detallada para que pueda elaborar sus materiales, con muchas funciones para controlar la interacción de la luz y dentro de la superficie. La base de datos de material en línea se actualiza con frecuencia, que permite un acceso fácil y gratuito de materiales populares y sofisticados. Indigo también tiene su propio lenguaje de scripts para el pleno, el control sin límites, de los materiales para los que quieren profundizar.
Captura de la cámara real imagen
No sólo la luz Indigo simulación real, sino que
también se refleje con exactitud. La cámara Indigo tiene propiedades físicas
reales que hacen que hacer menos, como la informática, y más como la fotografía
real. Al cambiar la apertura de la cámara y la distancia de enfoque, puede
controlar la profundidad de campo y el enfoque. También puede ajustar el ancho
del sensor y el tiempo de exposición para los fotógrafos experimentados.
Las luces realistas
No hay puntos de luz en la vida real, y ni en el
Indigo. Los emisores se manejan como una malla, lo que significa que toman la
forma real de una fuente de luz real: si un filamento de una bombilla, o una
pequeña llama de una vela. Un punto de luz crea sombras duras, debido a su
único punto de la naturaleza - una malla de luz tiene la ventaja de que emite
luz desde la superficie, lo que permite tonos más suaves y más sombras
realistas.
Para leer más características pueden visitar: http://www.indigorenderer.com/features
CEBAS FinalRender
finalRender ™ 3.5 SEAcerca de finalRender 3.5
SEfinalRender 3.5 para 3ds Max 2010 a 2013 y 3ds Max Design 2010-2013 se ofrece
en dos versiones. finalRender 3.5 SE (Studio Edition) es la elección perfecta
para las casas productoras más grandes y los usuarios avanzados que buscan la
máxima calidad y flexibilidad, mientras que finalRender 3.5 está dirigido a la
base de usuarios general.
Ambos productos utilizan la misma roca sólida de
producción de Hollywood probado núcleo de la representación y producir los
resultados mismos de representación (cuando no se utiliza ninguna de las
características avanzadas de 3.5 SE). Una copia complementaria de finalToon 3.5
se incluye con la compra de cualquier versión.
Nuevo finalRender Cámara Estéreo de SE ofrece a
los usuarios de 3ds Max de forma sofisticada para reproducir los verdaderos
efectos de cámara 3D estéreo desde el interior de 3ds Max. Sam Korshid,
supervisor de efectos ex Cafefx, se acercó a CEBAS con una necesidad urgente de
una solución correcta prestación de 3ds Max.
Se necesitan para trabajar fuera de la caja, no tienen
problemas con escenas de acción en vivo, permiten la composición adecuada de
material de archivo existente (creado con ThinkingParticles R4), y se
correspondería con las configuraciones de representación creados en Maya.
Dentro de la línea de tiempo de producción estricto de
"Alice in Wonderland", Cebas integrado un verdadero modelo de cámara
3D estéreo en finalRender, que resultó ser una solución ideal para la
representación de esta gran producción.
Luz interior: finalRender R3 SE fue el sistema de
representación de la opción para un territorio desconocido para el VFX 3D en la
exitosa película "2012". Luz interior resultó ser el método de
iluminación de teclas utilizada para crear un paisaje global de la iluminación
creíble y rápida.
También mostró una gran estabilidad en la
ultra-complejas escenas con miles de objetos animados, que posee millones de
polígonos.
En finalRender 3.5, luz interior es ahora más rápido,
más suave y mejor que antes, lo que acelera tanto la animación y los modos de
representación de QMC.
Océano de objetos y mejoras de material: La
entrada del usuario es muy importante para el CEBAS. La última información
sobre materiales y objetos Mar Océano ha llevado a más de ajuste y mejoras en
la prestación y la velocidad de procesamiento.
Para revisar más características de este motor de render visiten: http://www.cebas.com/index.php?pid=product&prd_id=137&feature=1236
NextLimit Maxwell Render
En Next Limit Technologies, nos tomamos en serio la
simulación de la realidad. Cuando comenzamos el proyecto de Maxwell Render
tomamos un compromiso simple pero fuerte: ser estrictamente fiel a la física de
la luz. Este resultó ser nuestra mejor decisión nunca. Maxwell Render surgió a
partir de algoritmos de física pura que tratan a la luz y su interacción con
los objetos como en el mundo real. Nuestros ingenieros han rechazado de forma
sistemática el uso de trucos y atajos que pueden sacrificar la calidad o añadir
parámetros artificiales. Por eso Maxwell Render es único y por eso nos encanta.
Calidad
La calidad es nuestro concepto no es negociable. Por
otra parte, la calidad no es nuestra meta, que es lo que sale de una tecnología
que se basa estrictamente en la naturaleza de la luz. La calidad se puede
comprometer con facilidad para ganar velocidad por medio de filtros y otros
artefactos. Esa es la manera fácil para que los demás, pero no es el camino
Maxwell Render. Muchas imágenes renderizadas puede mirar "bonito",
pero sólo uno será real.
Realista
Maxwell Render es físicamente exacta, permitiendo a
los usuarios para crear materiales, luces y cámaras de conjunto, y las escenas
de representación, todos de una manera muy realista que resulta en imágenes que
son indistinguibles de las fotografías. Creaciones físicamente correcto y los
datos pueden ayudar a los arquitectos, diseñadores, ingenieros y supervisores
de efectos visuales entender lo que la iluminación se verá como en una
producción final, y confiar en que las simulaciones de la realidad.
Ahorro de tiempo
Con Maxwell no es necesario para aprender los
conceptos extraños o largas listas de parámetros tales como "radiosidad
rebota", "la realidad fotones mapas" o "reunión final"
que son viejos, y no la terminología. Los ajustes de la cámara de Maxwell
Render funciona y ajustar al igual que los ajustes de una cámara real. La
fuerza de las luces de la escena se basa en unidades del mundo real. Debido a
esto, los tiempos de preparación son extremadamente bajos en comparación con
otros renders.
Para revisar más características de este motor de render visiten: http://www.maxwellrender.com/index.php/technology
LUXION Keyshot
Representaciones y animaciones... en minutos. KeyShot
es un completo renderizado en 3D basado en la CPU y el sistema de animación
independiente de los datos 3D. Se ha diseñado para eliminar la complejidad de
la representación de imágenes realistas. KeyShot es utilizado por diseñadores,
ingenieros y profesionales de todo el mundo para CG crear rápida y fácilmente
las imágenes realistas y animaciones de sus modelos 3D.
Rápido: En
vez de jugar con muchos parámetros y esperando el resultado, KeyShot le permite
ver los resultados al mismo tiempo de realizar cambios. Utilizando toda la
potencia del procesador de tu ordenador, KeyShot ofrece imágenes impresionantes
de los datos 3D. Los procesadores más tenga, más rápido se KeyShot! Y no
importa si usted está en un PC o Mac, no se necesita una tarjeta gráfica
especial, ni los controladores dedicados. Simplemente funciona.
Fácil: KeyShot
no requiere ningún conocimiento especializado. KeyShot tiene 6 botones
principales en lugar de cientos de parámetros, opciones, deslizadores, y los ajustes
que se encuentran en los programas de representación tradicionales. Es la
herramienta perfecta para cualquier persona que es o quiere involucrarse con
los datos 3D: diseñadores industriales, ingenieros mecánicos, profesionales de
marketing, fotógrafos, expertos en CG - lo que sea. El único límite es tu
creatividad.
Asombroso:
KeyShot cuenta con el motor de renderizado único que está certificado por la
CIE (Comisión Internacional de Iluminación). El uso de materiales de precisión
científica y la iluminación del mundo real, KeyShot ofrece las imágenes más
precisas en cuestión de segundos. Y cuando se combina una escena 3D con una
fotografía, puede crear resultados aún más sorprendentes que usted pudo nunca
haber pensado antes.
Para revisar mas características de este motor de
render visiten: http://www.keyshot.com/what-is-keyshot/
Ejemplos de renders realizados con estos motores:
V-Ray 2.0
Indigo Render
CEBAS FinalRender
NextLimit Maxwell Render
LUXION KeyShot (como dato Keyshot está más enfocado en
el renderizado de autos y productos)
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