Materijal za II teorijski test Teme Modelovanje Animacija

Materijal za II teorijski test: Teme: • Modelovanje • Animacija

Projektovanje izrade crteža • • Pre početka crtanja svakog crteža, makar i najjednostavnijeg, treba pažljivo projektovati postupak crtanja. Projektovanje crteža bi trebalo da se sastoji od: određivanje veličine crteža, određivanje razmere u kojoj će crtež biti nacrtan, određivanje slojeva, njihovih atributa i objekata koji se na njima nalaze, uočavanje simetrija na crtežu, uočavanje objekata koji se ponavljaju, uočavanje objekata koji se dobijaju rotacijom drugih objekata, uočavanje objekata koji se dobijaju transformacijama drugih objekata i uočavanje objekata koji se dobijaju manjim izmenama drugih objekata.

Računarska grafika i vizuelizacija • Ispod umetničke spoljašnjosti kompjuterske grafike krije se složen “matematički svemir” , ističe Fink u knjizi o Photoshop-u [6]. U ovom poglavlju o Mathcad-u taj “svemir” se delimično vidi. Mathcad nije isključivo grafički program. • Međutim, sa stanovišta matematičke grafike, jeste. Naime, ovde se matematika koristi direktno i programom se komunicira vizuelno. • Kao i kod drugih modernih matematičkih programa i ovde je ostvaren fini spoj sa vizuelizacijom. Današnji računari procesiraju dve osnovne vrste grafike: vektorske i rasterske. Ove podele nisu isključive, i jasno je da se jedna grafika dopunjuje drugom. • U tako širokoj oblasti kao što je računarska grafika, postoje mnoge definicije. Ona je podeljena u četiri međusobno povezane grane:

Računarska grafika • Računarska grafika predstavlja umetnost i nauku prenošenja informacija koje su dobijene i saopštene izračunavanjem. • To zahteva: projektovanje i konstruisanje modela koji informacije saopštava na način koji omogućuje generisanje i gledanje slika, projektovanje uređaja i tehniku pomoću kojih osoba može da komunicira sa modelom ili pogledom. • Pronalaženje metoda za prikazivanje modela i osmišljavanje načina pomoću kojih se slike mogu sačuvati, takođe, pripadaju računarskoj grafici. • Njen cilj je da u proces razumevanja nekog objekta uključe korisnikova čula vida, pored drugih kognitivnih čula.

Vizuelizacija podataka • Cilj vizuelizacije je određivanje i prezentacija odgovarajućih međusobno povezanih struktura i odnosa kako u naučnim (računske i medicinske nauke), tako i u apstraktnijim skupovima podataka. • Glavni cilj prezentacije treba da bude prenošenje informacija iz skupa podataka na način koji poboljšava razumevanje. • Iako aktuelne tehnike vizuelizacija iskorišćavaju samo vizuelne sposobnosti ljudi, istražuju se i drugi senzorni modaliteti. Tu spadaju zvuk i dodir, koji mogu pomoći u procesu otkrivanja informacija.

Virtuelna stvarnost • Virtuelna stvarnost omogućava korisniku da doživi trodimenzionalno okruženje generisano računarskom grafikom i možda nekim drugim senzornim modalitetima, kako bi se obezbedilo okruženje za bolju interakciju između korisnika i računarski kreiranog sveta. Računarska vidljivost • Cilj računarske vidljivosti je izvođenje svojstava i strukture trodimenzionalnog sveta na osnovu jedne dvodimenzionalne slike, ili više njih. • Razumevanje i praktikovanje računarske vidljivosti zavisi od osnovnih koncepata računarstva, ali ima i jake veze sa naučnim granama fizike, matematike, inženjerstva, psihologije, prava i medicine. • Uopšte, u računarskoj vizuelizaciji, pored statičkih uvrštena je i dinamička grafika tj. animacija.

Programi za računarsku grafiku • Programi za crtanje, kao što su Corel. Draw, Free. Hand, Ilustrator i Canvas, posvećeni su formiranju vektorski orijentisane grafike. U nekim paketima, zasnovanim na vektorskom crtanju, kao što je Macromedia Flash, značajno smanjuju vreme za prenos fajlova preko Web-a, iako sadrže i bitmape u crtežu. • Programi za 3 D grafiku zahtevaju brzo procesiranje, naročito kada se intenzivno koriste nurbsovi, splajnovi, bit-mape i sl. • Ova grafika se lako štampa na papiru i to u visokoj rezoluciji. Programi za bojenje, kao što su: Photoshop, Fireworks, Painter i Paint, stvoreni su za kreiranje bitmapiranih slika. • Izvesne programske aplikacije kombinuju crtanje i bojenje, ali mnogi računarski sistemi mogu da uvezu samo bitmapirane slike.

Vektorska grafika • Vektorski crtež zasnovan je na računarskom opisu pravih i krivih linija. Ovi crteži su matematički opisi oblika i položaja objekta u virtuelnom prostoru. • U tom smislu su kompaktni i potpuno prenosivi; prema potrebi mogu biti izuzetno povećani ili smanjeni (skalirani) bez uočljivih oštećenja, gubitaka ili gubitaka kvaliteta. • Za sličan vizuelni efekat zahtevaju relativno velike fajlove rasterske slike. Većina multimedijalnih sistema omogućava korišćenje vektorski nacrtanih objekata kao što su: linije, pravougaonici, splajnovi, poligoni ili tekst. • Programi za dizajn pomoću računara (CAD) tradicionalno koriste vektorski nacrtane objekte u cilju stvaranja geometrijski i vizuelno kompleksnih modela potrebnih arhitektama i inženjerima, umetnicima i dr.

• Brojni programi su usmereni na modeliranje, projektovanje, proračun i animaciju. • To su Auto. CAD, Maya, 3 DStudio Max, Inventor, Pro/Engineer, Catia, Solid. Works, Solid Edge, Mechanical Desktop i dr. • Grafički umetnici koji dizajniraju i štampaju ove medije, koriste vektorski formirane objekte. • Zato što takve grafičke dizajne treba odštampati bez nepoželjnih “reckavosti” i mozaičkih struktura. • Pri tome se koriste moćne Bezijeove krive, nurbsovi, Kunsove površi i sl. Ovo svakako, zahteva višu rezoluciju štampača, korišćenjem jezika za opis formata kao što je npr. Post. Script.

• Programi za 3 D animaciju u većini slučajeva koriste vektorski kreiranu grafiku. • Npr. različite promene u položaju, rotacija i senčenje svetlosti koji se zahtevaju za obrtanje objekta, moraju, takođe, biti izračunati matematički.

• Za formiranje objekta vektorskim opisom obično se upotrebljava: – Dekartov, sferni, – cilindrični ili – polarni koordinatni sistem. • Za WEB stranice koje koriste vektorsku grafiku u dodatnim programima, kao što je Flash, ovi tipovi grafike učitavaju se znatno brže od rasterskih bitmapa. • Iako je ogromna količina informacija potrebna da bi se prikazala 3 D scena kod vektorske grafike uz korišćenje matematičkih konstrukcija, ipak je znatno manja nego kod rasterske.

CAD modeliranje trodimenzionalnih objekata • Crteži kreirani na papiru obično predstavljaju dvodimenzionalne prikaze trodimenzionalnih modela. • Neophodno je da i osoba koja kreira crtež i subjekti koje crtež tumače, razumeju na koji način treba da se interpretiraju informacije koje crtež, odnosno projekat sadrže. • Kada veći broj crteža treba da predstavlja više različitih 2 D pogleda (projekcija) istog 3 D modela, pri čemu je svaki prikaz kreiran nezavisno, povećava se mogućnost pogrešnog tumačenja. • Ono što je posebno značajno, u slučaju da je potrebno modifikovati prikazani objekat, svaki prikaz se, tako|e, mora zasebno modifikovati. • Kao što se to moglo zaključiti na osnovu prethodnih poglavlja o 2 D crtanju, sam postupak kreiranja objekata je samo jedan deo ukupnog procesa izrade nekog 3 D modela.

• Važan koncept u gotovo svakoj aplikaciji iz CAD familije, koja je vezana za probleme grafičkog modeliranja, jeste projektovanje objekata iz prostora na ravan crteža, ali tako da se tačno dočara njegov stvarni izgled. • 3 D koncepti se koriste u svakom aspektu rada sa CAD sistemima. • Omogućavaju da se kreiraju virtualni modeli, pre nego što se i stvarno materijalizuju u proizvodnji. • Savremenim programima, danas, se može izvršiti potpuna integracija procesa 3 D projektovanja sa fazom 2 D predstave, putem projekcija takvog modela. U tom smislu, vrlo je bitno da postoji generisanje 3 D modela kao objekta koji treba da se tehnički objektivno predstavi. • Uz pomoć 3 D modela kreira se osnova za inženjerske crteže za više pogleda. • Pored toga, u CAE analizi, 3 D modeli su neophodni za kinematsko spajanje delova u 3 D sklopove, kod kompleksnih delova mašinogradnje, gra|evinskih objekata itd. • Na taj način postoji osnova za simulaciju: pouzdanosti, cene koštanja, veličine, naponskog stanja; obuhvatajući i neke dinamičke funkcije kao što su: brzina, odnos pritiska i težina, potrošnja goriva i sl.

• Važan aspekt 3 D je i (foto)realistička predstava koja omogućuje da se prikažu verodostojne slike proizvoda, pre nego što se oni konačno realizuju (sl. 1. 1) • Ovakav vid ” 3 D komunikacije” skraćuje ciklus razvoja proizvoda, proširuje kvalitet istog i obezbe|uje visok nivo integracije i poverenja u procesu projektovanja budućeg • proizvoda. Pri tome, timovi projektanata moraju imati visok nivo “ 3 D komunikacije”, da bi povezali fazu 3 D modeliranja sa analizom, proizvodnjom i fazom dokumentovanja proizvoda. Auto. CAD obezbe|uje žičani i puni (renderovani) prikaz modela ove vrste.

• 3 D grafika, koja je osnova 3 D geometrijskog modeliranja, se pojavila 60 -ih godina prošlog veka najpre u oblasti automobilske i vazduhoplovne industrije. • Danas se računarska grafika u inženjerstvu koristi na mnogo • načina u više različitih oblasti. 3 D grafičko moderanje je tada bilo moguće jedino na računarima velikog kapaciteta. • Pronalaskom table za skiciranje 1962. godine (Shaterlend), konstruktoru je omogućeno da grafički komunicira sa računarom. • U tu svrhu se koristilo svetlosno pero i vizuelni displej CAD sistema. Ovaj pronalazak vezan je za 2 D ortogonalnu geometriju u kojoj se svaka projekcija kreira kao posebna slika. • 70 -ih godina naglo se razvijaju računarske metode za 3 D: žičano, površinsko i solid modeliranje, koje donose napredak u odnosu na tada dominantnu 2 D geometriju. • Uvo|enjem 3 D geometrije došlo je do promena u manipulaciji 3 D primitivima koji su služili za formiranje osnova kompleksnim površinskim i solid modelima.

Trodimenzionalni koordinatni sistem i konstrukcione ravni • U modeliranju je moguće koristiti nekoliko različitih tipova koordinatnih sistema: – apsolutni, relativni, polarni, sferični i cilindrični. • Međutim, većina CAD sistema koristi Dekartov ili tzv. kartenzijanski – pravougaoni koordinatni sistem, zajedno sa tri različite metode zadavanja koordinata tačaka u prostoru. • Ove koordinate se najčešće definišu preko tri me|usobno upravne ose: X, Y i Z, koje se seku u koordinatnom početku. Svi geometrijski podaci o entitetima, bilo iz 2 D ravni ili iz 3 D prostora, imaju veze sa koordinatnim sistemima. Početne koordinate tog sistema u Auto. CAD-u su po default-u (x, y, z) = (0, 0, 0) (i iz tih razloga ih nazivamo “globalnim” ili “svetskim”). Ovaj koordinatni sistem je standardni i predstavlja, po pravilu, početnu orijentaciju u radu na geometrijskom 3 D modeliranju.

Crteži sa više pogleda i standardni rasporedi projekcija 3 D objekta • Radionički, sklopni ili drugi crteži imaju odre|ena ograničenja, jer u suštini predstavljaju 2 D opis 3 D objekata. Njihovo jednoznačno tumačenje moraju izvršiti stručna lica kojima su poznata pravila tehničkog opisa modela. Prema tome, za prenos ideje na nosiloca informacije (elektronski, ili na papiru) postoje standardni metodi grafičke komunikacije. • Uobičajeno je da projektanti pripremaju tehničku dokumentaciju modeliranih 3 D objekata u računarskom prostoru modela i u dvodimenzionalnom prostoru papira, tj. layout-u. Tada se koriste standardne metode za predstavljanje 3 D objekata u dve dimenzije, odnosno koriste se ortogonalne rojekcije. Ortogonalnim projekcijama proces se svodi na prikazivanje, sa namenom da se postavi svaki od pogleda, ponaosob. Trodimenzionalni objekat može se predstaviti, kao što je poznato, sa šest ortogonalnih projekcija. Objekat projektovanja postavlja se u odgovarajući položaj u odnosu na projektne ravni. Korisnik posmatra objekat ortogonalno (upravno) iz pozicija: a (glavni), b (odozgo), c (sleva), d (sdesna), e (odozdo) i f (straga).

Evropski raspored projekcija • Za kreiranje internacionalnih metričkih crteža koristi se skup standarda koje je definisala ISO organizacija (International Standard Organization). Sistem projekcija (rasporeda) se formira u ortogonalnim smerovima na objekat sa šest njegovih strana. U svakoj projekcijskoj ravni vide se po dve dimenzije predmeta.

Dovoljan broj ortogonalnih projekcija • Jedan od principa predstavljanja objekta u tehničkom crtanju je taj, da ga treba prikazati u dovoljnom broj projekcija, da bi objekat bio jednoznačno određen. Isti princip se uvažava kod formiranja tehničke dokumentacije i u računarskom projektovanju objekata prilikom generisanja njegovih 2 D projekcija. • Kriterijumi za izbor projekcije su sledeći: – Najbolje i najjasnije prikazivanje objekta. – Najviše površina objekta treba da stoji paralelno, odnosno normalno na projektne ravni u tom pogledu. – Da se njegovim izborom maksimalno smanji broj nevidljivih (pozadinskih) kontura objekta. – Olakšava se mogućnost čitanja (ili editovanja) teksta na modelu. – Da ovaj položaj odgovara funkcionalnom položaju izrade i eksploatacije objekta.

Principi 3 D modeliranja • U realnom svijetu sve se sastoji od atoma koji zajedno formiraju molekule. U svijetu kompjutera nemamo takav element za građenje objekata kao što je atom. • Kompjuterska memorija može sadržavati samo elektronske kodove koji predstavljaju brojeve ili simbole. To su elementi za građenje u svijetu kompjutera. • Ovi brojevi I simboli mogu biti organizovani da predstavljaju druge strukture kao što su Kartezijanske koordinate, jednakosti, zapremine prostora, nagibe, osobine površine I fizičke atribute kao što su napon, mekoća i gustoća i zajedno čine alatke za modeliranje različitih objekata. • Ne postoji univerzalan način modeliranja koji omogućava da napravimo objekte s kojima se svakodnevno susrećemo.

• J. Vince u “ 3 D Computer Animation” ustanovljava da se kompjutersko modeliranje sastoji od širokog spektra različitih tehnika. • Npr. jednostavna kocka sadrži šest ravnih strana, osam vrhova i dvanaest ivica. Ovakav objekat može biti predstavljen na nekoliko načina a najjednostavniji je definiranje pomoću Kartezijanskih koordinata njegovih vrhova. Ovi podaci se mogu koristiti za konstruisanje ivica, koje onda formiraju strane. Na kraju strane mogu biti uređene da formiraju površine kocke. • Ovakav model je poznat pod imenom granična reprezentacija. Ali da li se ista tehnika može koristiti za modeliranje sfere? Odgovor je da, ali bi sfera morala biti napravljena od velikog broja ravnih površina što bi otežalo rad programu za sjenčenje. • Drugi pristup modeliranju sfere bazira se na jednakosti x 2+y 2+z 2 = r 2

• • x 2+y 2+z 2 = r 2 gdje je r radius, a (x, y, z) bilo koja tačka na površini sfere. Ovaj implicitni metod definiranja površine zahtijeva da se otkriju vrijednosti x, y i z koje zadovoljavaju vrijednost r. Ovaj metod ne samo da identificira tačke na površini, nego i klasificira tačke unutar i izvan sfere pa se koristi za volumetrijske načine modeliranja. Razmotrimo primjer vatre. Konstrukcija plamenova iz koordinata, ivica i ravnih površina nije praktična, a digitalizacija može biti opasna. Geometrija ne nudi rješenje u obliku jednakosti, pa moramo pronaći drugu tehniku. Sistemi dijelova i fraktali nude korisne solucije ovog problema.

• Na kraju, razmotrimo problem čajnika. On ima tijelo, dršku i nosač i zadnja dva elementa dodiruju tijelo tako da formiraju kompleksne krive presjeka. • Konstrukcija tih krivih može biti izuzetno teška, međutim tehnika sakrivenih površina ih kreira automatski. Da bi se ovaj korisni efekat postigao moramo biti sigurni da drška i nosač zaista presijecaju tijelo. • Ako pregledamo unutrašnjost čajnika vidjećemo da ova suvišna geometrija prodire u tijelo. Također ćemo otkriti da je čajnik potpuno beskoristan za služenje čaja jer nema rupe u tijelu kuda bi čaj prošao kroz nosač. Da li je to važno? • Možemo reći da je to samo kompjuterski model. Ali u CAD aplikacijama dizajner može željeti da proračuna težinu čajnika, njegovo težište, površinu i možda njegov momenat inercije. • Zato je važno da fizički opis objekta bude odgovarajući.

3 D modelovanje • 3 D modelovanje je proces kreiranja matematičke reprezentacije nekog trodimenzionalnog objekta. • Ono što nastane naziva se 3 D modelom. • Kroz proces 3 D renderiranja, može se dobiti 2 D slika 3 D modela iz jedne perspektive ili kao alternativa, 3 D model se može iskoristiti kao resurs u real-time grafičkoj simulaciji. • 3 D modeli kao matematička reprezentacija, su u svojoj srži kolekcija podataka o točkama u 3 D prostoru (eng. vertex, plural vertices) i drugih informacija koje računalo interpretira u virtualni objekt koji se iscrtava na zaslonu.

• Kao takvi, ima više načina za kreiranje 3 D modela, najkonvencionalniji način je korištenjem 3 D paketa, među kojima dominaciju drže poznata imena poput 3 ds Maxa te Maya koji su danas pod okriljem Autodeska. • Osim stvaranja modela kroz korištenje specijalnih programa, moguće je kreirati modele kroz razne algoritme (proceduralno modeliranje) ili solucijom koja postaje sve popularnija, skeniranjem stvarnog objekta i interpretiranjem istog u računalu razumljiv format. • Svijet je prepoznao korisnost 3 D modela i općenito 3 D grafike, pa se danas koristi u mnoštvu polja. • Filmska industrija koristi 3 D tehnologiju da bi dodala izmišljene likove i objekte u priču ili za veoma opasne scene koji ni kaskaderi ne mogu odraditi, pa se to prepušta timu koji je sposoban rekreirati određene opasne segmente veoma realno bez ikakvih rizika. • U arhitekturi je 3 D grafika prihvaćena kao vrlo jednostavan i produktivan način da reprezentiraju neku zgradu koja bi se trebala izgraditi. • Osim navedenog, 3 D grafika ima veliku primjenu u medicini, nauci i inžinjeringu te industriji itd.

Proces 3 D modeliranja • Postoji mnogo načina za nastanak nekog 3 D modela, ali samo nekoliko tehnika je postalo prilično popularno: • Poligonalno modeliranje je jednostavno više točaka (eng. Vertices) je izloženo u 3 D prostoru te se one međusobno povežu ravnim linijama tvoreći tako poligon. Najmanji poligon sadržava tri međusobno povezane točke i zove se trokut iako ima i nadimak koji se često koristi, tris. Poligon koji se sastoji od 4 točke naziva se quad te je izbor kod većine 3 D umjetika. • NURBS (Non-Uniformal Rational Bezier Splines) modeliranje koristi krivine, koje za razliku od poligonalnog modeliranja, koriste kontrolne točke i nudi parametar "težine". Povećavajući težinu kod jedne kontrolne točke približit će krivinu bliže navedenoj. NURBS modeliranje je pogodno kod organskog modeliranja ili automobilske industrije jer automobili imaju zakrivljene linije zbog aerodinamičnih svojstava. NURBS površina Kontrolne tačke za patch

• 3 D modeli kao matematička reprezentacija, su u svojoj srži kolekcija podataka o točkama u 3 D prostoru (eng. vertex, plural vertices) i drugih informacija koje računalo interpretira u virtualni objekt koji se iscrtava na zaslonu. • Postoji još jedna tehnika koja spaja više samostalnih linija u 3 D površinu zvanu zakrpom (eng. Patch), gdje više spojenih patcheva čine 3 D model. Kada se radi uz pomoć specijalnog programa poput 3 Ds Maxa ili Maye, 3 D artisti često koriste referencu iz stvarnog svijeta te skice modela da bi olakšali proces modeliranja. Što se tiče kompleksnijih formi i pojava iz stvarnog života poput volumetričnih oblaka, eksplozija, tekućina itd. one se kreiraju uz pomoć particle (eng. particle == čestica) sustava koji zapravo generiraju veliku količinu koordinata koji imaju određeni materijal i način ponašanja. Zbog velike količine podataka koje se tiču kreiranja ovakvih pojava, trajanje renderiranja ili iscrtavanja slike mogu se znatno povećati.

• Iako modeli mogu izgledati poprilično detaljno, sam model bez tekstura i nije pretjerano realističan. Proces dodavanja tekstura na model naziva se "texture mapping". To su zapravo 2 D slike koje se dodjeljuju određenom segmentu 3 D modela. Kao što 3 D model ima koordinate (XYZ) kroz koje se kreće u 3 D prostoru, tako i 2 D tekstura ima svoje koordinate (UV koordinate) koje određuju na koji dio površine modela se tekstura postavlja. Vrsta tekstura ima na pretek tako da se na model dodjeljuje shader/materijal koji ima različita svojstva poput diffuse teksture, bump teksture, normal maps, displacement teksture, noise teksture itd. • Osvjetljenje je također vrlo bitan element koji je presudan kvaliteti i realističnosti 3 D scene. Bitno je napomenuti da svjetlost u 3 D svijetu je samo nepotpuna simulacija svjetlosti u stvarnom svijetu koja je zasad poprilično nedostižna zbog kompleksnih kalkulacija koje bi se trebale izračunavati pri svakom koraku renderiranja scene. Uzevši to u obzir, za pravilno osvjetljavanje potrebno je ponuditi više svjetlosnih izvora. Ima različitih tipova svjetla, poput directional lighta (svjetlo sa smjerom), point light (svjetlost se "prosipa" iz jedne točke u svim smjerovima) itd. 3 D modeliranje i animacija spadaju među najzahtjevnije oblike bavljenja računalnom grafikom.

Kreiranja 3 D objekata Žičani model • Jedan od najjednostavnijih metoda kreiranja 3 D objekata je njihovo konstruisanje iz skupa linija koje predstavljaju ravne ivice koje identificiraju njegove glavne geometrijske osobine. Takav metod je poznat ako žičani model jer izgleda kao da je objekat konstruisan od žice. Slika prikazuje sto koji je napravljen u žičanom modelu. Granična reprezentacija se odnosi na takav način modeliranja koji konstruiše 3 D objekat iz opisa površina, a ne zapremine.

Planarni poligoni • Poligon definiše klasu figure konstruisanu iz lanca ravnih ivica. Ovo uključuje oblike čije su granice konveksne, konkavne ili se presijecaju i mogu ali ne moraju biti • planarni. Kocka može biti konstruisana na različite načine i jedan od njih bi bio da smjestimo koordinate osam vrhova u tabelu kako je prikazano na slici 3. Druga tabela bi referencirala ove vrhove da formiraju šest graničnih poligona. Program onda može konstruisati bilo koji poligon izvlačenjem četiri vrha iz tabele poligona.

Ekstrudiranje • Iako je metod poligonalne površine pogodan za konstruisanje objekata on može postati nepraktičan za kompleksne objekte. Da bi se to prevazišlo, uvedena su neka skraćenja kao pomoć u pravljenju generičkih formi. • Prva takva tehnika je ekstrudiranje. Ono automatski konstruiše graničnu reprezentaciju istezanjem presječnog oblika duž njegove ose i kreira njegovu ekstruziju duž zadane dužine. • Konstruisanje površine može se vršiti automatski pomoću kompjuterskog programa koji zahtijeva samo podatke o koordinatama presječne površine i dužinu istezanja. Tada postoji dovoljno informacija o svakom vrhu na ekstrudiranoj površini. • U procesu pravljenja objekta program može raditi u skladu sa konvencijom konstruisanja poligona čiji su vrhovi orijentirani u pravcu kazaljke na satu ili obrnuto. Ako se ovaj pravac ne slaže sa orijentacijom koju podrazumijeva renderer, može doći do problema sa sjenčenjem unutrašnjosti ili spoljašnjosti objekta.

• Dalji razvoj ovog metoda je konstrukcija familije poligona površine na nekoliko stepena ekstruzije, gdje je ne svakom stepenu presječna površina rotirana. Ovo omogućava modeliranje uvrnutih oblika. Razvijene površine nam pomažu da konstruišemo objekte kao što su čaše, sfere, boce ili neke šahovske figure. Ovi objekti posjeduju simetriju oko centralne ose. Opet se zahtijeva glavna 2 D kontura koja se ovaj put rotira oko jedne od 3 D osa da bi se dobila razvijena površina.

Površine slobodnog oblika • Brojne tehnike se koriste za modeliranje objekata u kompjuterskoj grafici. • Koja tehnika će se koristiti zavisi od objekta koje se modelira, kao i od toga kakav finalni rezultat želimo da postignemo. Poligonalni modeli su brzi i laki za prikazivanje, ali često ne predstavljaju dobro glatke površine. Oni se uglavnom koriste kod kompjuterskih igara radi brzine prikaza. • Ostale tehnike mogu prikazati glatke površine ali su sporije za prikazivanje. Jedna od takvih tehnika je upotreba parametarskih krivih i površina.

Kako se pravi 3 D kompjuterska animacija ? Proces izrade 3 D animacije je dugorajan i radi se u nekoliko faza: • pisanje scenarija • crtanje story board-a koji zamenjuje knjigu snimanja koja postoji kod igranog filma • crtanje objekata • modelovanje 3 D objekta ( u zavisnosti od namene objekat može da se kreira direktno u računaru ili da se prethodno napravi u glini ili nekom drugom vajarskom materijalu) • pravljenje tekstura (teksture su slike koje se «lepe» na objekat i na taj način «glume» kožu objektu) • pozicioniranje tekstura na objekat • postavljanje objekata na scenu • dodeljivanje složene infrastrukture objektu ako je potrebno ( eng bones – kosti, dodeljuju se objektu ukoliko je potrebno da objekat radi komplikovane pokrete) • nameštanje jednostavnog kretanja objekata u sceni (transformacije kretanja po sve tri ose, transformacije rotacije po sve tri ose i transformacije skaliranja zapremine po sve tri ose),

• postavljanje osvetljenja scene • postavljanje kamere u scenu • dodeljivanje materijala objektu (recimo da smo napravili stolicu, dodeli joj teksturu koja izgleda kao drvo, i obasjali je svetlom. Ukoliko nismo podesili karakteristike materijala stolica će biti neuverljiva. Dakle potrebno joj dodati atribute drveta, način na koji drvo odbija svetlost, koliko ima odsjaja, hrapavost nepoliranog dela drveta. . ) • dodavanje kompleksnog kretanja objekata (upotreba skeletnih sistema, ili upotreba matematičkih formula koje menjaju oblik u toku vremena, morfing objekata itd) • dodavanje sistema čestica (eng. particles-čestice) za simuliranje prirodnih pojava kao što su vatra, voda, dim ili magla • određivanje globalnih parametara za senčenje • određivanje parametara pojedinačnih objekata za senčenje • određivanje mesta na kojem će biti snimljena animacija

• određivanje formata, veličine pojedinačne slike i načina kompresije u kojem će biti snimljena animacija • puštanje probne animacije u manjoj rezoluciji • ispravljanje grešaka u animaciji i ponovno puštanje probnih animacija dok se ne dobije ispravna animacija u manjoj rezoluciji • puštanje finalnog renderinga za dobijanje krajnjeg oblika animacije • ukoliko je potrebno finalni rendering se može dalje nadograđivati primenom kompozinga ili neke druge tehnike • I pored ogromnog broja koraka potrebnih da se dobije kvalitetan proizvod tj. • 3 D animacija neophodna je primena još mnogih tehnika i saradnja sa programima za montažu i digitalnu postprodukciju.

• Na slici se vidi klasičan (tzv. 4 prozora) izgled jednog od najboljih programa za 3 D animaciju pod imenom Maya. Primer pokazuje kako modelar gradi objekat u ovom slučaju stolarski čekić.

• Na gornjoj slici se vidi izgled programa Light. Wave prilikom izrade animacije. Standardni izgled “ 4 prozora” ovde je zamenjen jednim velikim prozorom da bi animator mogao da vidi što više detalja koji mu omogućavaju pokretanje objekta na sceni. • Kompletna produkcija jednog filma, tv spota ili reklame postala je vrlo komplikovana i zahteva jako dobru saradnju puno ljudi. • Scenarista treba da osmisli i napiše dobar scenario, režiser treba da tekst koji je dobio od scenariste pretoči u film. • Pored sveg svog znanja potrebna mu je pomoć glumaca, snimatelja, ljudi koji se brinu o osvetljenju, tonskih snimatelja, šminkera da pomenem samo one koje se brinu o kreativnom delu filma. Kad se sve ovo dobro ukomponuje moguće je napraviti dobar film.

• Pravi problemi nastaju kad se na sve ovo doda i čitava armija ljudi koja se bavi kompjuterskom animacijom. Tu su crtači storyboarda, crtači likova, crtači pozadine, maketari, vajari, modelari, animatori, dizajneri, teksturisti, programeri za specijalne efekte, montažeri, dizajneri za postprodukciju. . . • Da bi svi ovi ljudi radili potrebno im je obezbediti i kvalitetan alat. Uglavnom se taj alat poistovećuje sa računarima i specijalističkim programima. • Računari su uglavnom ono nešto se zove – radna stanica. Moćna mašina nakrcana memorijom, diskovima uz specijalizovanu grafičku karticu uz koju vizuelazacija velikog broja poligona ne predstavlja problem. Uz svaku radnu stanicu nalaze se i specijalna pomagala. • Crtači i dizajneri imaju velike table za crtanje koje su osetljive na intezitet dodira i pomoću njih može da se veoma kvalitetno imitira pravo “slikanje” temperama, sprejevima, ugljem ili nekim drugim sredstvima. • Modelari imaju mehaničko-optičke uređaje pomoću koji lako mogu da prenose oblik koji su im napravili vajari. • Animatori pored miša i tastature imaju i dodatne kontrolne uređaje pomoću kojih je lakše kontrolisati objekte na ekranu ili čak čitava odela koja kad se obuku na glumca prenose informacije o pokretu do računara koji onda to prosleđuje do već napravljenog objekta koji “imitira” čovekove pokrete.

• Svi ti računari su povezani u jednu jedinstvenu mrežu da bi učesnici u pravljenju filma mogli da razmenjuju informacije i da tako nastavljaju sa poslom gde je njihov prethodnik stao. • Pošto su svi ti poslovi izuzetno zahtevni za računare, radnim stanicama pomažu i takozvani serveri. To su kompjuteri izuzetno velikih performansi. Često imaju po nekoliko desetina procesora koji paralelno rade isti posao da bi ga što više ubrzali. • Najčešći posao takvih servera je rendering. • Rendering ili senčenje je veoma vremenski zahtevan posao pa se dešava da firme naprave i rendering farme. Rendering farma je soba u kojoj se nalazi puno računara koji rade isti posao, renderuju ceo film, sličicu po sličicu (1 sekunda filma se sastoji od 24 sličice, što znači da za jedan sat treba izrendati 86400 sličica, a svaka sličica može da se renderuje i po više desetina sati na jednom serveru).

3 D Max • Arhitektura, teksture, svetla, kamere • 3 D Max je jedan od najviše korišćenih alata za 3 D modelovanje, rendering i animaciju. Omogućava da se za relativno kratko vreme naprave vrhunske arhitektonske vizualizacije.

finalni render

• http: //www. goblenstudio. rs/3 d-kurs-html/ ANIMACIJA U INŽENJERSTVU • http: //www. racunarskagrafika. com/index. php/studentski-radovi • https: //www. youtube. com/watch? v=_be. Cfel_ EH 8

Primer animacije po osnovnim fazama • Pregled svih faza u kreiranju jednostavne kompjuterske animacije moguć je kroz primjer kreiranja globusa koji se okreće. Faza 1. Storyboard • Kako se radi o jednostavnoj animaciji storyboard bi se sastojao samo iz jedne slike koja sadrži kuglu i podataka o trajanju njenog okretanja. Neka se kugla okreće 4 sekunde i neka se za to vrijeme okrene jedamput. Faza 2. Kreiranje objekata U ovoj fazi kreiramo kuglu. Prilikom kreiranja kugle važno je definisati dovoljan broj segmenata, da bi kugla izgledala dovljno glatko. U programu 3 D Max iskustvo je pokazalo da je optimalno staviti oko 50 segmenata. Također treba uključiti opciju za generisanje maping koordinata, kako bi se materijal korektno postavio na objekat.

Faza 3 Kreiranje kamere • Da bi se imao bolji pregled cjelokupne scene, dobro je odmah kreirati kameru. U našem primjeru kreiraćemo Target kameru sa objektivom 35 mm.

Faza 4. Kreiranje materijala • Pretpostavljamo da već imamo kreiranu bit mapu sa kartom svijeta. Materijali se prave u Materijal editoru. Naš materijal će kao osnovu imati bit mapu sa odgovarajućim parametrima sjajnosti i transparencije koja je potrebna u našoj sceni. Nakon renderovanja naša scena izgleda ovako

Faza 5: Postavka svjetla • Ova scena je osvijetljena sa 3 D Max default svjetlom. Zato treba postaviti svjetlo. Postavka svjetla nije trivijalna i u tv i filmskim produkcijama postoje majstori svjetla koji se time bave. Mi ćemo se poslužiti isprobanim metodom sa jednim kontra svjetlom, dva bočna spot svjetla i dva omni svjetla. Sada naša kugla izgleda ovako:

Faza 6: Animacija • Nakon što smo postavili svjetlo možemo pokrenuti kuglu. Prvo se definiše ukupno trajanje animacije (u našem slučaju 100 frejmova – 4 sekunde). Zatim se odredi položaj kugle (rotacija) u nultom i 100 -tom frejmu. Ovi frejmovi se zovu ključni frejmovi za našu animaciju. Ključni frejm (key frame) je onaj frejm u kome se definiše neko dešavanje na animiranom objektu (pokret, rotacija, promjena oblika, promjena nekog parametra objekta). Sve međufaze između ključnih frejmova program sam izračunava. • Ovdje dolazi do izražaja prednost računara u odnosu na klasični način animacije kod crtanih filmova, gdje se svaki frejm posebno crtao. • Na kraju se izrenderuje finalna animacija u neki od formata zapisa slike, koji zavisi od načina snimanja na magnetoskop ili prikaza animacije. Ako je u pitanju animacija za web stranicu, obično se koristi neki format zapisa pokretne slike (avi, MPEG), a ako se radi o tv produkciji format zavisi od a/d konvertera pomoću kojeg se snima finalna slika na magnetoskop.

Baza pitanja za II test • • • • Projektovanje crteža bi trebalo da se sastoji iz kojih alamenata? Cilj vizuelizacije Virtuelna realnost Navedi neke od programa za modeliranje, projektovanje, proračun i animaciju. Žičani model Granična prezentacija Planarni poligoni Razvijene površine NURBS modeliranje Layout i animacija Organizacija scene Renderovanje Modeli refleksije i senčenje Proces izrade 3 D animacije sastoji se iz kojih faza? Animacija po osnovnim fazama (nabrojati i objasniti).