Skip to main content

Introduktion til Computer Graphics Pipeline

Computer Graphics 2013, Lect. 9(1) - Pipeline: Rasterization & shading (Juni 2025)

Computer Graphics 2013, Lect. 9(1) - Pipeline: Rasterization & shading (Juni 2025)
Anonim

Der er et punkt i næsten alle filmgivers liv, når han ser noget i en film og vidundere, "hvordan har du det på jorden, gjorde de det?"

Nogle af de billeder, der er oprettet til sølvskærmen, er virkelig forbløffende, fra jordskælvende kampe i Ringenes Herre trilogi til de fascinerende digitale miljøer produceret til Avatar , Tron: Legacy , og 2010's visuelle effekter mester, Inception .

Når du ser dybt ud under emhætten, er der en enorm mængde sofistikeret matematik og videnskab, der går ind i moderne computergrafik. Men for hver computerforsker, der arbejder bag kulisserne, er der tre eller fire digitale kunstnere, der arbejder hårdt for at bringe kreativiteter, karakterer og landskaber af deres forestillinger til liv.

Computer Graphics Pipeline

Processen, der går i produktionen af ​​en fuldt realiseret 3D-filmkarakter eller -miljø, er kendt af branchens fagfolk som "computergrafikpipeline". Selvom processen er ret kompleks fra et teknisk synspunkt, er det faktisk meget let at forstå, når det illustreres sekventielt .

Tænk på dit yndlings 3D-filmkarakter. Det kunne være Wall-E eller Buzz Lightyear, eller måske var du en fan af Po i Kung Fu Panda . Selvom disse tre tegn ser meget anderledes ud, er deres grundlæggende produktionssekvens den samme.

For at tage et animeret filmkarakter fra en ide eller storyboard tegning til en fuldt poleret 3D-gengivelse, går karakteren gennem seks store faser:

  1. Førproduktion
  2. 3D modellering
  3. Shading & Texturing
  4. Belysning
  5. Animation
  6. Rendering & Efterproduktion
01 af 07

Førproduktion

I præproduktionen er det overordnede udseende af en karakter eller et miljø udtænkt. I slutningen af ​​færdigproduktionen sendes færdige designark til det modelleringshold, der skal udvikles.

  • Hver ide tæller: Tusindvis, eller endda hundredvis af tegninger og malerier, oprettes og gennemgås dagligt af direktøren, producenterne og kunstledere.
  • Farvepalet: Et tegns farveskema eller palette er udviklet i denne fase, men normalt ikke færdiggjort til senere i processen.
  • Concept Artists kan arbejde med digitale billedhugger til at producere foreløbige digitale mock-ups til lovende design.
  • Tegn detaljer er færdiggjort, og særlige udfordringer (som pels og klud) sendes til forskning og udvikling.
02 af 07

3D modellering

Med udseendet af karakteren færdiggjort, er projektet nu bestået i hænderne på 3D-modeller. Et modelers opgave er at tage et todimensionelt stykke konceptkunst og omsætte det til en 3D-model, der kan gives til animatorer senere på vejen.

I dagens produktionsrørledninger er der to hovedteknikker i modelers værktøjssæt: polygonal modellering & digital skulptur.

  • Hver har sine egne unikke styrker og svagheder, og på trods af at de er meget forskellige, er de to tilgange ret komplementære.
  • Sculpting egner sig mere til organiske (tegn) modeller, mens polygonal modellering er mere velegnet til mekaniske / arkitektoniske modeller.

Emnet for 3D-modellering er alt for omfattende til at dække i tre eller fire punktpunkter, men det vil vi fortsætte med at dække dybt i Maya Training-serien.

03 af 07

Shading & Texturing

Det næste trin i den visuelle virkningsrørledning er kendt som skygger og teksturering. I denne fase tilføjes materialer, teksturer og farver til 3D-modellen.

  • Hver komponent af modellen modtager et andet skyggemateriale for at give det et passende udseende.
  • Realistiske materialer: Hvis objektet er lavet af plast, vil det få en refleksiv, blank skygger. Hvis den er lavet af glas, vil materialet være delvist gennemsigtigt og bryde op som glas i ægte verden.
  • Teksturer og farver tilføjes ved enten at fremstille et todimensionelt billede på modellen eller ved at male direkte på overfladen af ​​modellen som om det var et lærred. Dette opnås med speciel software (som ZBrush) og en grafikkort.
04 af 07

Belysning

For at 3D-scener skal komme til live, skal digitale lys placeres på scenen for at belyse modeller, ligesom belysningsrigger på et filmsæt vil belyse skuespillere og skuespillerinder. Dette er nok den anden tekniske fase af produktionsrørledningen (efter gengivelse), men der er stadig en stor del kunstnerisk involveret.

  • Korrekt belysning skal være realistisk nok til at være troværdige, men dramatisk nok til at formidle direktørens tilsigtede humør.
  • Humør sager: Tro det eller ej, belysningsspecialister har lige så meget eller endda mere kontrol end teksturmalerne, når det kommer til et skuds farveskema, humør og overordnet atmosfære.
  • Frem og tilbage: Der er stor kommunikation mellem lys og tekstur kunstnere. De to afdelinger arbejder tæt sammen for at sikre, at materialer og lys passer korrekt sammen, og at skygger og reflekser ser så overbevisende som muligt ud.
05 af 07

Animation

Animation, som de fleste af jer allerede ved, er produktionsfasen, hvor kunstnere trækker vejret og bevægelsen ind i deres karakterer. Animationsteknik til 3D-film er helt anderledes end traditionel håndtegnet animation, der deler meget mere fælles ground med stop-motion teknikker:

  • Rigged for Motion: 3D-tegn styres ved hjælp af et virtuelt skelet eller "rig", der giver en animator mulighed for at styre modelens arme, ben, ansigtsudtryk og kropsholdning.
  • Pose-til-Pose: Animation udføres typisk pose-to-pose. Med andre ord vil en animator indstille en "nøgleramme" for både start og slutning af en handling, og derefter tilpasse alt imellem, så bevægelsen er flydende og korrekt timet.

Spring over til vores computer animation følgesvend websted for omfattende dækning af emnet.

06 af 07

Rendering og efterproduktion

Den endelige produktionsfase for en 3D-scene er kendt som gengivelse, som i det væsentlige refererer til oversættelsen af ​​en 3D-scene til et færdiggjort todimensionelt billede. Rendering er ret teknisk, så jeg vil ikke bruge for meget tid på det her. I gengivelsesfasen skal alle beregninger, der ikke kan udføres af din computer i realtid, udføres.

Dette inkluderer, men er næppe begrænset til følgende:

  • Afslutning af belysning: Skygger og refleksioner skal beregnes.
  • Specielle effekter: Dette er typisk, når effekter som dybdeskarphed, tåge, røg og eksplosioner vil blive integreret i scenen.
  • Efterbehandling: Hvis lysstyrke, farve eller kontrast skal tweaked, vil disse ændringer blive gennemført i en billedmanipuleringssoftware, der følger med at lave tid.

Vi har en tilbundsgående forklaring på gengivelse her: Rendering: Afslutning af rammen

07 af 07

Vil du lære mere?

Selvom computergrafikledningen er teknisk kompleks, er de grundlæggende trin let nok til at nogen forstår. Denne artikel er ikke beregnet til at være en udtømmende ressource, men blot en introduktion til de værktøjer og færdigheder, der gør 3D computer grafik mulig.

Forhåbentlig er der nok blevet givet her for at fremme en bedre forståelse af det arbejde og de ressourcer, der går i at producere nogle af de mesterværker af visuelle effekter, vi alle er blevet forelsket i gennem årene.

Husk, at denne artikel kun er et hoppe fra punkt - vi diskuterer alle de emner, der er rejst her, med større detaljer i andre artikler. Ud over About.com kan kunstbøger til bestemte film være øjenåbning, og der er levende online-fællesskaber på steder som 3D Total og CG Society. Jeg opfordrer indtrængende enhver med yderligere interesse for at tjekke dem ud, eller hvis du har interesse i at lave nogle egne kunst, så tag et kig på vores tutorialserie: