Apuntes Render y Animación PDF

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grado ingenieria multimedia asignatura modelado y animacion...

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Tema 3: Render Introducción. Puntos en una escena: La unidad más pequeña de la escena. Se considera que no tienen área. Hay un número infinito de puntos en la superficie de una escena. Matemáticamente intratable. Elementos de superficie: Solo Se considera un número finito de elementos de superficie (cara). Hay que obtener la cantidad de luz que llega al observador desde estos elementos. Modelos: Definen la interacción existente entre luces, objetos y el observador para determinar el color final y el brillo de las superficies. Modelo de iluminación: Factores que determinan el color de una superficie en un punto dado (naturaleza de la luz). Modelo de sombreado: Donde se aplica el modelo de iluminación y los argumentos que recibe.

Modelo de iluminación local. Solo se considera la luz la posición del observador y las propiedades del material. El color se obtiene a partir de la luz incidente (posición, dirección, color) el objeto (reflexión) y el observador (posición). Es la suma de tres términos: 1. Ambient. Iluminación ambiental. Luz reflejada por otros objetos, origen uniforme y reflejo igual en todas las direcciones. 2. Diffuse. Iluminación no brillante y sombras. Luz reflejada en todas las direcciones .Considera el ángulo de incidencia de la luz sobre la superficie. La iluminación varía sobre la superficie en función de la orientación con respecto a la luz. 3. Specular. Punto de brillo. Reflexiones directas sobre la superficie del objeto provenientes de una fuente de luz. LEY DE LAMBERT. La cantidad de luz que una superficie recibe de una fuente de luz depende del ángulo entre el vector normal a la superficie y el vector luz que parte del punto hasta la fuente de luz. MODELO DE ILUMINACION DE PHONG. Combinación de Ambient, diffuse y specular. Se incluyen todas las luces de la escena.

Shading. Modelos. Simple colorado. Flat shading: Calculo del color en el centro del polígono. Todos los puntos de un mismo polígono son coloreados del mismo color. Trabaja con objetos con topología plana. Mach Shading: Sombreado de cada cara de la superficie individualmente no se genera ilusión

de superficie curvada y suave. La intensidad cambia de manera exagerada entre polígonos contiguos. Smooth Shading: Se necesitan normales por vértice. Goraud Shading interpola el color a lo largo del triángulo. Phong Shading interpola las normales a lo largo del triángulo. Blinn shading.

BRDF (Bidirection reflectance distribution funtion) La reflexión de un objeto puede ser representada en función de los ángulos de incidencia y reflexión de la luz.

Ray-tracing. Algoritmo para la síntesis de imágenes 3d. Basado en el algoritmo de determinación de las superficies visibles (Ray casting). Tiene en cuenta los efectos globales de la iluminación como reflexiones, refracciones o sombras proyectadas. Para simular los efectos de la refracción, reflexión y sombras se trazan rayos de manera recursiva. Posteriormente se añadió el método Montecarlo (blu motion, profundidad de campo y submuestreo).

Modelo de iluminación global. Tiene en cuenta la interacción de la luz proveniente desde todas las superficies de la escena (radiosidad). La iluminación trata de emular el comportamiento natural de la luz. La iluminación global tiene como parámetros de entrada las características físicas de los objetos, luces presentes y los mecanismos de interacción entre los objetos. Trata de superar los problemas de Ray-tracing ( que solo simula una vez la reflexión). En el MIG un objeto puede ser iluminado por los objetos de alrededor.

Radiosidad. Cantidad de energía que irradia una superficie por unidad de tiempo. Conjunto de técnicas computacionales para calcular por medio de los ordenadores la iluminación global de un ambiente. Toda energía emitida o reflejada por cada superficie es tomada en cuanta por la reflexión o absorción en las otras superficies. Se asume la conservación de la energía en el entorno. Color bleending La luz reflejada suele ser teñida con el color de la superficie reflejada. Las superficies brillantes pueden color el resto de superficies adyacentes. Form Factor. Fracción de energía que deja la superficie i y llega a la superficie j . Relación puramente geométrica independiente del punto de vista o atributos de las superficies.

Ecuación de la radiosidad. Describe la cantidad de energía que será emitida por una superficie, como la suma de la energía inherente a la superficie y la energía que recibe la superficie de otras superficies. La energía que emite una superficie choca contra otra es atenuada por el from factor y la reflectividad de la superficie emisora. Algoritmo de la radiosidad. 1. Descomponer superficies en elementos individuales. 2. Calcular el factor forma entre elementos. 3. Resolver sistema de ecuaciones radiosidad. 4. Renderizar. Texturas procedurales. Texturas definidas por fórmulas matemáticas. Simulan los comportamientos individuales de las texturas de los materiales.

Tema 4 Animación La animación es el arte del movimiento expresado con imágenes que no son tomadas directamente de la realidad.

Tipos 1. Animación tradicional manual 2. Stopmotion animation. 3. Animatronics. Modelos electrónicos controlados por computador (o no) en tiempo real. 4. Actuación y animación por computador. 5. Animación de personajes. Uso de cinemática inversa y directa. 6. Animación y efectos especiales. 7. Keyframing. Permite la definición de una secuencia animada en base a sus momentos clave. Se utiliza la interpolación. 8. Unidades de animación. Frame: Única imagen. Shot:Secuencia de frames tomadas desde una única cámara. Secuencia: Conjunto de shots de cámara. Escena: Varias secuencias que discurren en el mismo lugar. Acto: Varias escenas. 9. Gramática visual del movimiento Hoja de características del personaje: Indica aptitud, emociones, movimiento de cuerpo y expresiones fáciles. Anatomía como personalidad. 10. Apariencia externa del personaje y silueta. 11. Estructura interna del personaje. Personalidad de un personaje está definida por: Forma externa su silueta, su estructura interna, sus expresiones faciales, sus poses, su timing y su ritmo.

Ciclo de marcha: Combina tanto especificaciones físicas, de movimiento y peso, así como la personalidad.

Keyframes y ecuaciones paramétricas. 1. Interpolación polinomica. 2. Interpolación lineal. Velocidad constante no diferencia entrada y salida. 3. Interpolación no lineal. Velocidad variable, se deferencia entre entrada y salida. 4. Interpolación en la posición y orientación. Teorema de Euler: Cualquier orientación puede ser definida por rotación con ángulo x sobre un eje n. Quaternions: Representación de la rotación en términos de ejes y ángulo. Se interpola de forma suave. Grados de libertad: Mínimo número de coordenadas que se requieren para definir completamente el estado de un objeto.

Storyboard 1. Para que se usa. Para la planificación previa, para entender una historia, pre visualizar la animación o seguir la estructura. 2. Elementos de un storyboard. 1. Plan cámara inicio/terminación. 2.Ángulo de cámara. 3. Movimiento de la cámara. 4. Imagen del comienzo de la toma. 3. Tipos de Storyboard. S. Conceptual: Informales, ideas básicas visuales y las acciones del personaje. S. de Presentación: Muestra información más detallado del proyecto. Incluye información más específica sobre sus escenas importantes. S. de Producción: Proporciona las guías específicas y técnicas de cada uno de los shots de las escenas de producción. Muy detallado y preciso. 4. Espacio articulaciones. Espacio formado por las articulaciones y sus ángulos. Control de la posición de todas las articulaciones y permite un control preciso de las mismas. 5. Espacio cartesiano. Espacio 3D, especifica las interacciones con el entorno. 6. Cinemática directa. Mapeado desde el espacio definido por las articulaciones al espacio cartesiano. 7. Cinemática inversa. Mapeado desde el espacio cartesiano al espacio definido por las articulaciones. Según la posición lineal del elemento a animar se calculan los ángulos de las articulaciones intermedias de los que dependen jerárquicamente. 8. Métodos de cinemática inversa. M. Analítico. Ej Ley del coseno. M.Jacobino. M.de optimización de funciones objetivas no lineales. M. basado en ejemplos....