Fotorealistinen 3d-kuva



Samankaltaiset tiedostot
Visualisoinnin perusteet

LightWorks. 1 Renderoijan perussäädöt. 1.1 Sisältö. 1.2 LightWorksin käytön aloitus

Rendaaminen Brazililla

LightWorks. 1 Renderoijan perussäädöt. 1.1 Sisältö. 1.2 LightWorksin käytön aloitus

PERCIFAL RAKENNETUN TILAN VISUAALINEN ARVIOINTI

High Dynamic Range. Simo Veikkolainen

LW LightWorks. 1 Renderoijan perussäädöt. 1.3 LightWorks-tehosteet Menetelmät ja reunantasoitus. 1.1 Sisältö. 1.2 Lightworksin käytön aloitus

Opinnäytetyö. Fotorealistinen 3d renderöinti. Valtteri Mäki

Tutustu kameraasi käyttöohjeen avulla, syksy2011 osa 2

Hyvä 3D-tuotekuva ja video ilmentävät tuotteen tarkoituksen ja antavat oikeutta sen muotoilulle.

IHMEEL- LINEN KUU TEKSTI // KRISTOFFER ENGBO

LÄPINÄKYVYYS JA HEIJASTUMINEN MALLINNUKSESSA

Valaisukurssi. TT-Kamerat, kevät 2010 Jari Huilla. Lisenssi: Creative Commons Nimeä-Epäkaupallinen-Tarttuva 1.0 Suomi

Ratkaisu: Maksimivalovoiman lauseke koostuu heijastimen maksimivalovoimasta ja valonlähteestä suoraan (ilman heijastumista) tulevasta valovoimasta:

Valon määrä ratkaisee Aukko

Palopaikan valokuvaaminen ja dokumentointi

Portfolio. Linda Siltakoski

Valo, valonsäde, väri

1 / 19. Digitaalisen arkkitehtuurin yksikkö Aalto-yliopisto. Rendausteoriaa. ARK-A2502 DA-perusteet Elina Haapaluoma, Heidi Silvennoinen Kevät 2016

Teoreettisia perusteita I

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

valo Valokuvauksessa käytettävien valonlähteiden

VALOKUVAAMINEN PITKÄLLÄ SULJINAJALLA Tomi Mäkelä

Luento 10: Näkyvyystarkastelut ja varjot. Sisältö

VALAISTUSSUUNNITTELUN RESTORATIIVISET VAIKUTUKSET RAKENNETUSSA YMPÄRISTÖSSÄ

3D-VALAISTUKSEN TEKNIIKAT

Valokuvaohje. Ohjeet on jaettu kuuteen ryhmään:

Gimp JA MUUT KUVANKÄSITTELYOHJELMAT

Kun yritän luoda täydellisen kuvan, käytän aina tarkoin määriteltyjä

Canva CV NÄIN PÄÄSET ALKUUN CANVA CV:N TEOSSA: Canva on graafisen suunnittelun

Geometrinen optiikka. Tasopeili. P = esinepiste P = kuvapiste

Laseranturit E3C-LDA-SARJA. s ä ä d e t t ä v ä p i t k ä n m a t k a n l a s e r a n t u r i. Advanced Industrial Automation

Kuvankäsittely. DigiReWork Annamari Mäenhovi Kati Nieminen

Artec TDSM 3D Skanneri 3D mallit ja animaatiot nopeasti, myös liikkuvasta kohteesta

10.2. Säteenjäljitys ja radiositeettialgoritmi. Säteenjäljitys

Muita kuvankäsittelyohjelmia on mm. Paint Shop Pro, Photoshop Elements, Microsoft Office Picture Manager

LEHDISTÖTIEDOTE. Nikon tuo markkinoille uuden sukupolven. kuvankäsittelyohjelmiston. Capture NX2: entistä tehokkaampi ja helppokäyttöisempi

Luku 6: Grafiikka. 2D-grafiikka 3D-liukuhihna Epäsuora valaistus Laskostuminen Mobiililaitteet Sisätilat Ulkotilat

Lataa Ilmakehän ilmiöt - Jari Luomanen. Lataa

7.4 PERUSPISTEIDEN SIJAINTI

3D Studio Viz: Valot ja kamerat

KUVAMUOKKAUS HARJOITUS

7 tapaa mallintaa maasto korkeuskäyristä ja metodien yhdistäminen

Digikuvan peruskäsittelyn. sittelyn työnkulku. Soukan Kamerat Soukan Kamerat/SV

ELOKUVAKASVATUS SODANKYLÄSSÄ FINAL CUT EXPRESS HD OSA 2: SIIRTYMÄT, TEHOSTEET, KUVAMANIPULAATIO 1. RENDERÖINTI

Harjoitus Bones ja Skin

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

SISÄTILAN RENDERÖINNIN OPTIMOINTI ANIMAATIOTA VARTEN 3DS MAX-OHJELMASSA

Matterport vai GeoSLAM? Juliane Jokinen ja Sakari Mäenpää

Luo mediaopas Tarinatallentimella

3D-kuvauksen tekniikat ja sovelluskohteet. Mikael Hornborg

MALLIN RENDERÖINTI KUVAKSI TAI VIDEOKSI SOLIDWORKS 2010 VERSIOLLA

Sami Hirvonen. Ulkoasut Media Works sivustolle

NEX-3/NEX-5/NEX-5C A-DRJ (1) 2010 Sony Corporation

Tämän värilaatuoppaan tarkoitus on selittää, miten tulostimen toimintoja voidaan käyttää väritulosteiden säätämiseen ja mukauttamiseen.

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Kuvan pehmennys. Tulosteiden hallinta. Tulostaminen. Värien käyttäminen. Paperinkäsittely. Huolto. Vianmääritys. Ylläpito.

SIVIILEIHIN KOHDISTUNEET KONFLIKTIT AFRIKASSA. Matias Järvinen 2019

Picasa 3 -kuvankäsittelyopas, osa 1, valokuvien muokkaus tutuksi

I AM YOUR 1 NIKKOR FINDER

Useasti Kysyttyä ja Vastattua

Gimp alkeet XIII 9 luokan ATK-työt/HaJa Sivu 1 / 8. Tasot ja kanavat. Jynkänlahden koulu. Yleistä

Visuaalinen suunnittelu

Purot.net Wiki. Tutkielma. Paavo Räisänen. Centria Ammattikorkeakoulu

Malleja ja menetelmiä geometriseen tietokonenäköön

1. STEREOKUVAPARIN OTTAMINEN ANAGLYFIKUVIA VARTEN. Hyvien stereokuvien ottaminen edellyttää kahden perusasian ymmärtämistä.

JOHDATUS TEKOÄLYYN TEEMU ROOS

Digikamera tutuksi 2016/12

Workflow-esimerkki: Leikkaus

S11-04 Kompaktikamerat stereokamerajärjestelmässä. Projektisuunnitelma

Ohjeissa pyydetään toisinaan katsomaan koodia esimerkkiprojekteista (esim. Liikkuva_Tausta1). Saat esimerkkiprojektit opettajalta.

TYÖPAJAT 2016 UUDENLAINEN TYÖPAJA NUORILLE

PixInsight. Tampereen Ursa Jouni Raunio

3D-valaistus ja teksturointi

Tehdään laadukas painotuote

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

Harjoitus Morphing. Ilmeiden luonti

3D-tulostus ja laserleikkaus. Johdatus numeerisen ohjauksen työstökoneisiin ja fyysisten kappaleiden tietokonemallinnukseen

Matopeli C#:lla. Aram Abdulla Hassan. Ammattiopisto Tavastia. Opinnäytetyö

Valon havaitseminen. Näkövirheet ja silmän sairaudet. Silmä Näkö ja optiikka. Taittuminen. Valo. Heijastuminen

404 CAMCORDER CAMCORDERIN & KAMERAN TOIMINTA

Luento 4: Näkyvyystarkastelut ja varjot

KÄYTTÖLIITTYMÄT. Visuaalinen suunnittelu

Digitaalisen arkkitehtuurin alkeet

Kuva: Bunk Timmer

VALO JA VARJO 3D-TAITEILIJAN TYÖKALUINA

Tieteellisiä havaintoja kännykällä

Tietokonegrafiikka. Jyry Suvilehto T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan kevät 2014

SISÄLLYSLUETTELO. Tuotteen perustiedot. Tutoriaali. Alkusanat...3

Matikkaa KA1-kurssilaisille, osa 3: suoran piirtäminen koordinaatistoon

Videon tallentaminen Virtual Mapista

PLAY. TP1 Mobiili musiikkikasvatusteknologia MEDIAT Kuvan ja äänen tallentaminen, muokkaaminen ja jakaminen (v1.1)

PIKSELIT JA RESOLUUTIO

Uudet ominaisuudet. Versio 4.10

HiTechnic -kompassisensorin käyttäminen NXT-G -ympäristössä

Tee-se-itse -tekoäly

ASCII-taidetta. Intro: Python

STL:n luonti IronCADillä

TYÖPAJAT 2016 UUDENLAINEN TYÖPAJA NUORILLE

Luento 3: 3D katselu. Sisältö

Transkriptio:

Niko Siltakorpi Fotorealistinen 3d-kuva Metropolia Ammattikorkeakoulu Insinööri (AMK) Mediatekniikan koulutusohjelma Tutkielma 24.10.2012

sisällys Lyhenteet Johdanto 1 1 Fotorealismi 1 2 3d- ja renderöintiohjelmat 2 3 3d-malli 3 3.1 Mistä 3d-malli koostuu? 3 3.2 Fotorealistinen 3d-malli 4 4 Materiaalit 5 4.1 Tekstuuri 5 4.2 Heijastus 5 4.3 Läpinäkyvyys 5 4.4 3d-pinnoite 6 5 Valaistus 7 5.1 Pistevalo 7 5.2 Kohdevalo 7 5.3 Suuntavalo 8 5.4 Aluevalo 8 5.5 Ympäröivä valo 9 5.6 Kokonaisvalaistus 9 5.7 Kaustiikka 10 6 Kamera 10

6.1 Syväterävyys 10 6.2 Liike-epäterävyys 11 6.3 Vinjentointi 11 6.4 Linssiheijastus 11 7 Renderöinti 12 8 Jälkikäsittely 12 9 Yhteenveto 13 Lähteet 14

1 Johdanto Halusin tehdä tutkielman aiheesta fotorealistinen 3d-kuva, koska itselläni on monien vuosien kokemus 3d-grafiikasta, ja fotorealistiset 3d-kuvat ovat yksi osa-alueeni. Aihe on mielettömän laaja, mutta halusin tuoda esiin tässä tutkielmassani tärkeimpiä asioita, jotka vaikuttavat 3d-kuvan fotorealistisuuteen. 3d-grafiikka on yleistynyt massiivisesti viimeisten vuosikymmenten aikana viihdeteollisuudessa ja mediassa. 3d-grafiikasta on tullut tärkeä osa muun muassa pelejä, elokuvia, mainontaa ja tiedettä. Tietokoneiden ja ohjelmistojen nopeutuessa ja kehittyessä 3d-grafiikasta voidaan tehdä fotorealistista jopa kotitietokoneilla. Miksi sitten 3d-grafiikkaa käytetään nykyään enemmän verrattuna muihin tuotantotekniikoihin? Kyse on siitä, että 3d-grafiikalla voi tehdä melkein mitä vain, sellaisiakin asioita, joita oikeassa maailmassa ei ole mahdollista tehdä. 3d-grafiikkaa on myös helppo muuttaa ja muokata, toisin kun valo- tai videokuvatessa, jossa voi joutua tekemään monet asiat uudestaan jos se on edes mahdollista. Isoissa kuvaustuotannoissa tekniikka on kallista, ja tarvitaan paljon ammattitaitoisia ihmisiä. Myös paikalla ja säällä on merkitystä, jos käytetään perinteistä kuvaustekniikkaa. 3dgrafiikkatuotannossa ongelmia on vähemmän, ja se tekee 3d-grafiikasta tehokkaan tuotantotavan. 1 Fotorealismi Fotorealismi on taidesuuntaus, jossa artisti yrittää saada luomansa kuvan näyttämään mahdollisimman aidolta. Tärkeintä on saada keinotekoinen kuva näyttämään aivan kuin valokuvalta. Fotorealismi on saanut alkunsa Yhdysvalloissa noin 1960-luvulla.(1.) Kuva 1. Kaksi samanlaista 3d-kuvaa, joista toinen on tehty fotorealistisemmin. (2.)

2 Viime vuosikymmeninä 3d-grafiikalla tuotettu kuva on ottanut ison askeleen kohti fotorealismia. Erityisesti uuden sukupolven renderöintimoottorit laskevat valon fyysisesti ja matemaattisesti lähes oikein. Kuvia voidaan renderöidä niin hyvällä laadulla, että kuvasta ei voi sanoa, onko se valokuva vai onko se tehty tietokoneella. Materiaalien rooli on myös tärkeä, koska niiden tarkkuuden ja realistisuuden näkee hyvin 3d-kuvasta. Fotorealistinen kuva ei ole vain viehättävä ja kiehtova, se on myös täsmällinen. Suuri osa kuvaan valituista elementeistä vaikuttaa kuvan olemukseen, esimerkiksi auringon suunta, ympäristö, valitut materiaalit, värit ja taustat. Kun suunnittelee kuvaan tarpeeksi informaatiota ja täsmällisyyttä luonnosvaiheessa, on mahdollista saada tarkka hahmotus kuvan tyylistä, kuten näkymästä, koristelusta ja valoista. Fotorealistinen 3d-kuva ei ole vain hyvä still-kuva, vaan hyvä työskentelyväline monissa projekteissa. Fotorealistisen 3d-kuvan suunnittelussa on vain yksi laatutaso Fotorealistinen.(2.) 2 3d- ja renderöintiohjelmat Fotorealistisia 3d-kuvia voi tehdä erilaisilla 3d- ja renderöintiohjelmilla. 3d-ohjelmassa luodaan kokonaisuus, jonne rakennetaan kaikki tarvittava aineisto, joista voi sitten renderöidä digitaalisen kuvan. Renderöintiohjelmia on olemassa erillisinä lisäosina, koska ne yleensä oikein käytettynä tuottavat paremman kuvan kuin 3d-ohjelmien oma renderöintimoottori. 3d- ja renderöintiohjelmia on markkinoilla paljon, jotkut ovat ilmaisia, ja jotkut maksavat tuhansia euroja. Ohjelmien toiminnoissa on eroja, ja myös niiden käyttöliittymät ovat usein erilaisia. Yleensä ilmaisohjelmat ovat suppeita, ja niistä puuttuu paljon ominaisuuksia, mutta ne voivat olla helpompia käyttää, eikä niiden käyttämiseen tarvita tehokkaita tietokoneita. Ilmaisohjelmilla renderöinti laatu voi olla huono ja voi olla erittäin vaikeaa saada renderöidystä kuvasta fotorealistinen. Jotkut renderöintiohjelmat kuitenkin tukevat joitain ilmaisohjelmia, kuten Vray-niminen renderöintiohjelma, joka on tuettu ilmaiselle Google SketchUp ohjelmalle. Myös Blender-nimiselle ilmaiselle 3d-ohjelmalle on saatavana ilmaisia renderöintiohjelmia, jotka voivat olla parempia kuin 3d-ohjelman oma renderöintimoottori. Ammattikäyttöön tarkoitetuilla 3d- ja renderöintiohjelmilla saa varmemmin fotorealistisia 3d-kuvia, ja niissä on paljon ominaisuuksia, jotka helpottavat työskentelyä.

3 Ammattilaistyökalut ovat kuitenkin laajoja, ne voivat maksaa paljon ja niiden opettelu vie paljon aikaa. Yleisimmille ammattikäyttöön takoitetuille 3d- ja renderöintiohjelmille löytyy internetistä paljon opetusmateriaalia, jonka avulla ohjelmien opettelu on huomattavasti helpompaa. Yleisiä ammattikäyttöön tarkoitettuja 3d-ohjelmia ovat esimerkiksi 3ds Max, Maya, Softimage, Cinema 4d ja LightWave. Ammattikäyttöön tarkoitetuista renderöintiohjelmista yleisimpiä ovat esimerkiksi Vray, RenderMan ja Maxwell renderer. 3 3d-malli 3.1 Mistä 3d-malli koostuu? 3d-grafiikan luontiin tarvitaan XYZ-koordinaatisto (ks. kuva 2), joka kertoo pisteiden sijainnit. X akseli menee vasemmalta oikealle, Y akseli alhaalta ylös ja Z akseli antaa syvyyden. Itse malli koostuu muutamasta elementistä. Vertex on yksi piste, jolla on X-,Yja Z-arvot. Vertexien väleissä olevia viivoja kutsutaan nimellä edge. Kun kolmen vertexin välissä on pinta, sen nimi on face. Yksi polygon rakentuu kahdesta pinnasta, jotka muodostavat neliön (ks. kuva 3). (3, s.30-31.) Kuva 2. XYZ-koordinaatisto Kuva 3. 3D-mallin rakennuselementit.

4 3.2 Fotorealistinen 3d-malli Esittelen muutamia ominaisuuksia 3d-mallista, joita olen havainnut tärkeiksi tehdessäni fotorealistista 3d-kuvaa. 3d-mallin tarkkuus on ensiarvoisen tärkeä asia. Tarkkuudella tarkoitan 3d-mallin monimuotoisuutta ja riittävää pintojen määrää. Fotorealistisesta 3dkuvasta voi helposti huomata, jos 3d-malli on liian kulmikas tai yksinkertainen. Kulmien pyöreys on myös tärkeä asia. Oikeassa maailmassa on harvoin todella teräviä kulmia, joista valo ei peilaannu yhtään. Kun opettelee ensi kertaa tekemään 3dmallinnusta ei välttämättä tule mieleen pyöristää hieman teräviä kulmia. Etenkin 3dmallista, joka on lähellä kameraa, voi kokeneempi silmä huomata, että terävä kulma on epärealistinen. Kulmien pyöreyttä ei huomaa helposti 3d-malleista, jotka ovat kaukana kamerasta, joten kaikkia malleja ei tarvitse tehdä yhtä tarkasti. 3d-malli on aina parempi, jos siinä on paljon yksityiskohtia. Oikea maailma on kuitenkin niin täynnä yksityiskohtia, että joskus niitä kaikkia on vaikea saada 3d-kuvaan. Siitä monesti erottaakin valokuvan ja 3d-kuvan: 3d-kuvassa ei ole tarpeeksi yksityiskohtia tai riittävää epäsymmetrisyyttä. Mallin muotoja voi vielä parantaa käyttämällä displacement-karttaa. Displacementkartta muuttaa 3d-mallin pintoja renderöintivaiheessa, ja sillä saa paljon yksityiskohtia ilman että niitä tarvitsee erikseen mallintaa. Yleensä displacementkarttana käytetään mustavalkotekstuuria tai muuta materiaalia, jossa on mustavalkosävyeroja. Asetuksista riippuen displacement-kartta voi kuitenkin hidastaa renderöintiä huomattavasti. (4.) Kuva 4. 3d-malli ilman displacement-karttaa (ylä.) ja sen kanssa (ala.).(4.)

5 4 Materiaalit 4.1 Tekstuuri Tekstuuri on 3d-grafiikassa yleensä bittikarttakuva, jolla päällystetään 3d-malleja. Tällä tavoin 3d-malleille saadaan yksilöllinen ulkonäkö, joka koostuu värityksestä ja kuvioista. Tekstuurit päällystetään 3d-malliin käyttäen UV-kartoitusta. UV-kartoitus asettaa tiedon 3d-malliin siitä, kuinka tekstuuri asettuu pinnoille. Tekstuurit ovat tärkeä työkalu fotorealistisen 3d-kuvan tekemisessä. Reaalimaailman jäljittely tekstuurien avulla onnistuukin paremmin, jos artistilla on hyvä käsitys fysiikasta.(5. s.1-2.) 4.2 Heijastus Heijastuksen avulla materiaali saadaan peilaamaan vaikka valoa, taustaa tai muita objekteja. Erilaisilla 3d- ja renderöintiohjelmilla on erilaisia parametrejä, kuinka heijastusta voidaan muuttaa ja muokata. Heijastukset ovat tärkeä osa fotorealistisuutta, koska reaalimaailmassa monilla materiaaleilla on heijastava ominaisuus. (6.) Kuva 5. Heijastuksen muutos eri parametreillä.(7.) 4.3 Läpinäkyvyys Läpinäkyvyyden avulla voi tehdä materiaaleja, jotka näyttävät pintojen läpi tai päästävät valoa lävitseen. Moderneissa 3d- ja renderöintiohjelmissa läpinäkyvyydelle löytyy paljon asetuksia, jotka tekevät lapinäkyvyydestä realistisemman. Yleensä läpinäkyvyydelle löytyy asetuksia, joissa asetetaan läpinäkyvyydelle voimakkuus, valon taittuminen, kiilto, taitekerroin ja väri. Kun oikeassa maailmassa on paljon erilaisia materiaaleja, joissa on läpinäkyvyyttä, niin 3d- ja renderöintiohjelmien monipuoliset asetukset tekevät 3d-grafiikan läpinäkyvyydestä entistä realistisemman. (8.)

6 Kuva 6. Läpinäkyvyyden muutos eri parametreillä.(8.) 4.4 3d-pinnoite 3d-pinnoite toimii samalla tavalla kuin tekstuurin käyttäminen, jossa bittikarttakuva antaa pinnalle värejä ja kuvioita. 3d-pinnoite antaa 3d-mallin pinnoille kohokuvioita, jotka heijastavat valoa eri suuntiin. 3d-pinnoite ei kuitenkaan muuta samalla tavalla 3dmallin pintojen rakennetta kuin displacement-kartta, vaan heijastaa valoa eri suuntiin pinnoilta. 3d-pinnoite ei myöskään näy varjoissa, ja sen vaikutus renderöintiaikaan on vähäinen. 3d-pinnoite soveltuu hyvin pinnoille, joihin tarvitaan pientä kohokuviota.(9.) Kuva 7. 3d-pinnoite (vas.) verrattuna displacement-karttaan (oik.). (10.)

7 5 Valaistus 5.1 Pistevalo Pistevalo on valonlähde, joka lähettää valoa joka suuntaan sen keskipisteestä. Pistevalolla ei ole fyysistä kokoa, ja se antaa yleensä terävän varjon. Pistevalo ei ole yleensä käytännöllinen valaistuksen kannalta, koska se antaa terävän varjon, jota oikeassa maailmassa ei ole. Pistevalojen avulla on mahdollista tehdä pehmeämmän näköisiä varjoja tekemällä monista valoista pienen ryppään, jossa valonlähteet ovat hieman etäällä toisistaan.(11.) Kuva 8. Pistevalo, joka antaa terävät varjot.(11.) 5.2 Kohdevalo Kohdevalo on nimensä mukaisesti valo, joka antaa valoa tiettyyn kohteeseen; valon muoto riippuu sen asetuksista. Otetaan esimerkiksi kohdevalosta IES (Illuminating Engineering Society) -tyyppinen valo, joka on hyvin realistinen. Kuva 9. IES-kohdevaloja ja niiden säädettävät parametrit.(12.)

8 IES-standardi on tiedostomuoto, joka sisältää fotometristä tietoa sähköisessä muodossa. Monet valojen valmistajat käyttävät IES-standardia valojen kehityksessä. IES-tiedostomuoto sisältää tiedon valon intensiteetistä, suunnasta ja hajonnasta, joten sitä voi verrata oikeaan valonlähteeseen. 3d-ohjelmissa IES-tiedostoa voi käyttää valonlähteeseen antamaan muotoja ja voimakkuuksia, jotta se olisi fysikaalisesti realistinen. Monet valojen valmistajat jakavat verkossa IES-tiedostojaan ilmaiseksi, joita voi käyttää erilaisissa sovelluksissa.(12.) 5.3 Suuntavalo Suuntavalo tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että valo kulkee vain tiettyyn suuntaan. Yleisimmät valot tuottavat valoa moniin suuntiin ja näkyvät mallien pinnoilla eri suunnista, mutta suuntavalo näkyy mallien pinnoilla aina samasta suunnasta tulevana. Yleensä suuntavalon antaa jokin todella voimakas valonlähde, esimerkiksi aurinko. Yhdessä muiden valotyyppien kanssa suuntavalo voi luoda erittäin fotorealistisen vaikutelman.(13.) Kuva 10. Suuntavalonsäteet kulkevat samassa kulmassa.(14.) 5.4 Aluevalo Aluevalo on yksi yleisimmin käytetyistä valonlähteistä, koska sillä on fyysinen koko ja muoto. Aluevalo antaa realistisen pehmeän varjon, riippuen tietysti sen koosta ja etäisyydestä. Aluevalo vaatii enemmän aikaa renderöintiin kuin monet muut valonlähteet.(15.) Kuva 11. Aluevalon toimintaperiaate.(16.)

9 5.5 Ympäröivä valo Ympäröivä valo ei ole normaali valonlähde, vaan se simuloi muiden valolähteiden heijastuvaa valoa tai ympäristöstä loistavaa valoa. Ilman ympäröivää valoa varjot olisivat täysin mustia. 3d- ja renderöintiohjelmissa ympäröivää valoa lasketaan monimutkaisilla laskuilla. Joissain 3d- ja renderöintiohjelmissa ympäröivä valo lasketaan yhtä voimakkaaksi kaikille 3dtilassa oleville objekteille, mutta kehittyneimmissä ohjelmissa ympäröivään valoon vaikuttaa monet asiat, ja valo käyttäytyy joka kohdassa eri tavalla. Ympäröivää valoa voisi kuvailla oikeassa maailmassa taivaana.(17.) Kuva 12. Kuvassa näkyy vain ympäröivä valo.(18.) 5.6 Kokonaisvalaistus Kokonaisvalaistus tarkoittaa heijastuvaa valoa, joka oikeassa maailmassa näkyy esineestä tai pinnasta heijastuvana valona. Pinnan väri, läpinäkyvyys ja heijastus vaikuttavat kokonaisvalaistuksen voimakkuuteen, kuten tietysti heijastuvan valonlähteen voimakkuus. Kehittyneet 3d- ja renderöintiohjelmat pystyvät laskemaan eri tavoilla kokonaisvalaistusta. Kokonaisvalaistuksen laskeminen on yksi raskaimmista asioista renderöidessä, ja sen asetukset vaikuttavatkin dramaattisesti renderöintiaikaan.(19.) Kuva 13. Kuvassa demonstroidaan, kuinka valo heijastuu varjoisalle puolelle.(20.)

10 5.7 Kaustiikka Kaustiikalla tarkoitetaan valon heijastumista pinnalta tai sen läpi niin, että se ei hajoa, vaan muuttaa suuntaansa. Kaustiikka näkyy valokuvioina, kun valonsäteet heijastuvat samoihin pisteisiin. Kaustiikka on raskasta laskea, etenkin jos siitä haluaa mahdollisimman realistisen. Kaustiikan kuvio riippuu pinnan muodoista ja materiaalin taitekertoimesta.(21.) Kuva 14. Kuvassa kaustisia valoilmiöitä syntyy heijastuksesta ja läpinäkyvyydestä.(22.) 6 Kamera 6.1 Syväterävyys 3d- ja renderöintiohjelmissa syväterävyys toimii samalla tavalla kuin oikeassa kamerassa. Syväterävyyden voimakkuus riippuu kameran asetuksista. Siihen vaikuttavat yleensä optiikan polttoväli, valotus, tarkennus, kennon ja aukon koko. Renderöinnissä laskettava syväterävyys vaikuttaa renderöintiaikaan, ja silloin syväterävyys on tarkka, mutta sitä ei voi muokata tehokkaasti jälkikäteen. Jotta voidaan luoda syväterävyyttä, joissain 3d- ja renderöintiohjelmissa on mahdollista tallentaa syvyyskartta bittikarttakuvaksi ja käyttää sitä sitten kuvankäsittelyohjelmassa.(23.) Kuva 15. Kuvissa on syväterävyyttä, josta huomataan, että tarkennus on eri etäisyydellä.(24.)

11 6.2 Liike-epäterävyys Liike-epäterävyys syntyy, kun valotusaika on tarpeeksi pitkä; silloin liikkuvat kohteet eivät valotu tarpeeksi nopeasti, ja kohteesta tulee osittain epäterävä. Epäterävyyteen vaikuttaa valotusaika ja liikkeen nopeus. Renderöintivaiheessa liike-epäterävyys hidastaa renderöintiä riipuen epäterävyyden laadusta. Liikeepäterävyyttä on hankala tehdä jälkikäsittelynä.(25.) Kuva 16. Liikkuvat kohteet näkyvät kuvassa epäterävinä.(26.) 6.3 Vinjentointi Vinjentointi on optinen virhe, jossa kuvan reunat eivät saa niin paljon valoa kuin kuvan keskikohta. Joissain tapauksissa vinjentointi on tehokas keino korostaa kuvaa, ja sillä voi tehdä kuvasta hieman taiteellisemman. Vinjentointi ei välttämättä lisää kuvan fotorealistisuutta kaikissa tapauksissa.(27.) Kuva 17. Oikeanpuoleisessa kuvassa on käytetty vinjentointia.(26.) 6.4 Linssiheijastus Linssiheijastus syntyy, kun optiikkaan osuu voimakas valo. Linssiheijastus näkyy valojuovina, palloina tai tähtinä kuvassa. Joissain 3d- ja renderöintiohjelmissa voi

12 linssiheijastuksen tehdä renderöintivaiheessa, eikä se vaikuta kauheasti renderöintiaikaan. Linssiheijastus on mahdollista tehdä myös jälkikäsittelynä suhteellisen helposti.(28.) 7 Renderöinti Renderöinti on kuvan tulostamista paremmaksi kuin se on käsittelyvaiheessa. 3dgrafiikan käsittely on monimutkaista ja raskasta tietokoneelle. 3d-grafiikan kasittelyvaiheen onkin oltava mahdollisimman kevyttä, jotta sen työstäminen sujuisi nopeasti reaaliajassa. Renderöintivaiheessa tietokone laskee kaikenlaisia monimutkaisia algoritmeja, jotta kuvasta tulisi mahdollisimman realistinen. Renderöinnin lopputuloksena syntyy kuva, jossa yhdistyvät kaikki elementit, jotka ovat 3d-ohjelmassa luotuja. 3d-mallit, materiaalit, valot, kameran asetukset, renderöintiasetukset yms. vaikuttavat lopulliseen, renderöityyn kuvaan.29.) 8 Jälkikäsittely Jälkikäsittely on tärkeää, jos haluaa mahdollisimman fotorelistisen 3d-kuvan. Renderöityä kuvaa kannattaakin jälkikäsitellä, jotta siitä saisi hieman paremman ja fotorealistisemman. Tutkin muutamia jälkikäsittelymenetelmiä, jotka tuovat renderöityyn kuvaan lisää fotorealistisuutta. Jonkin asteista kohinaa on aina kameralla otetuissa valokuvissa. Kohinaa on helppo lisätä hieman renderöityyn kuvaan kuvankäsittelyohjelmassa. Tarkka silmä voi huomata renderöidystä kuvasta, että se on liian virheetön, joten pieni kohina lisää fotorealistisuutta.(30.) Värejä ja kontrasteja on aina hyvä hieman korjailla renderöityyn kuvaan. Se ei välttämättä vaikuta fotorealistiseen vaikutelmaan, mutta voi parantaa muuten kuvan tyyliä ja vaikutelmaa.(31.) Fotorealistista vaikutelmaa voi vielä hieman parantaa lisäämällä kuvan kirkkaisiin kohtiin pientä sumeutta. Valokuvauksessa optiikka ei yleensä ole aivan puhdas tai

13 kennoon pääsee liikaa valoa, mikä näkyy kuvan kirkkaissa kohdissa valon ylivuotona.(32.) 9 Yhteenveto Fotorealistisen 3d-kuvan tekeminen ei ole yleensä helppoa, ja se vaatii paljon 3d- ja renderöintiohjelmien opettelua. On monia asioita, jotka täytyy ottaa huomioon. Ehkä tärkeintä on artistin kyky luoda realistinen vaikutelma. Ei ole olemassa täydellistä ohjeistusta siitä, millainen fotorealistisen 3d-kuvan tulisi olla, on vain paljon pieniä asioita, jotka vaikuttavat kuvan fotorealistisuuden lopputulokseen. Tärkeää on myös osata optimoida asetuksia niin, että renderöintiaika olisi kohtuullinen. Myös erilaiset 3dmallinnus- ja renderöintiohjelmat toimivat eri tavoin ja tuottavat näin ollen erilaista laatua. Jälkikäsittelyä on melkein aina tehtävä, koska kuva on harvoin tarpeeksi hyvä tullessan suoraan renderöinnistä. Minun suositukseni on kokeilla paljon erilaisia malliesimerkkejä, asetuksia ja yrittää muodostaa kokonaiskuva siitä, millainen on fotorealistinen 3d-kuva.

14 Lähteet 1 Wilkins, Reg. What Is Photorealism?. Verkkodokumentti. <http://www.ehow.com/video_4973379_photorealism_.html?ref=track2&utm_sou rce=ask> Luettu 22.10.2012. 2 The Realistic-design team. The quest for photorealism. Verkkodokumentti. <http://3d.realistic-design.com/article-photo-realism-3d> Luettu 22.10.2012. 3 Puhakka, Antti. 2008. 3D-grafiikka. Helsinki: Talentum. 4 Isaac. 2006. Displacement Maps in 3D Animation. Verkkodokumentti. <http://www.outside-hollywood.com/2006/01/displacement-maps-in-3danimation/> Luettu 22.10.2012. 5 Kangas, Antti. 2002. Tekstuurien käytön historia. Verkkodokumentti. <http://www.tml.tkk.fi/opinnot/tik-111.500/2002/paperit/antti_kangas.pdf> Luettu 22.10.2012. 6 Chaos Software Ltd. 2010. VrayMtl parameters. Verkkodokumentti. <http://www.spot3d.com/vray/help/150sp1/material_params.htm> Luettu 22.10.2012. 7 Vray.com. 2012. Other parameters within the reflection layer. Verkkodokumentti. <http://www.vray.com/vray_for_rhino/manual/other_parameters_within_the_reflec tion_layer.shtml> Luettu 22.10.2012. 8 Vray.com. 2012. Refraction Layer. Verkkodokumentti. <http://www.vray.com/vray_for_rhino/manual/refraction_layer.shtml> Luettu 22.10.2012. 9 Hugo, Elias. 2003. Bump Mapping. Verkkodokumentti. <http://freespace.virgin.net/hugo.elias/graphics/x_polybm.htm> Luettu 22.10.2012. 10 Chaos Software Ltd. 2010. Displacement Examples. Verkkodokumentti. <http://www.spot3d.com/vray/help/150sp1/examples_displacement.htm> Luettu 22.10.2012. 11 Mike, King. 2009. 3D Lighting to Simulate Advanced Light Features. Verkkodokumentti. <http://www.ethereal3d.com/tutorials/3d%20lighting/3d%20lighting.html> Luettu 22.10.2012.

15 12 Dravid, Atul. Understanding IES Lights. Verkkodokumentti. <http://www.cgarena.com/freestuff/tutorials/max/ieslights/> Luettu 22.10.2012. 13 Grey, Dorian. Definition of Directional Light. Verkkodokumentti. <http://www.ehow.com/about_5348944_definition-directional-light.html /> Luettu 22.10.2012. 14 Carey, Rikk, Gavin, Bell. 1997. Directional light. Verkkodokumentti. <http://accad.osu.edu/~pgerstma/class/vnv/resources/info/annotatedvrmlref/ch3-316.htm> Luettu 22.10.2012. 15 OliviaS. 2012. Soft shadows and Area lights. Verkkodokumentti. <http://feeblemind.org/blog/index.php?post/2005/01/02/9-didacticiel-les-aireslumineuses-tutorial-area-lights> Luettu 22.10.2012. 16 Area Lights. Verkkodokumentti. <http://www.povray.org/documentation/view/3.6.0/313/ > Luettu 22.10.2012. 17 1997. Ambient light. Verkkodokumentti. <http://www.webreference.com/3d/glossary/ambient.html> Luettu 22.10.2012. 18 Nichols, Christopher. 2006. Re: Definitive Guide to VRay and Render Passes Verkkodokumentti. <http://forums.cgarchitect.com/18992-definitive-guide-vrayrender-passes.html > Luettu 22.10.2012 19 Anton and Max. 2010. Best V-Ray settings - Indirect illumination. <http://renderstuff.com/vray-indirect-illumination-best-settings-cg-tutorial/ > Luettu 23.10.2012. 20 xkataniukasx. 2012. Global-Illumination-Example. Verkkodokumentti. <http://www.flickr.com/photos/xkataniukasx/7402181606/ > Luettu 23.10.2012. 21 Guardado, Juan. 2007. Verkkodokumentti. <http://http.developer.nvidia.com/gpugems/gpugems_ch02.html> Luettu 23.10.2012. 22 Malagrino, Mario. Caustics through Mental Ray. Verkkodokumentti. <http://www.cgarena.com/freestuff/tutorials/max/caustics/ > Luettu 23.10.2012. 23 Rinne, Olli. 2006. Syväterävyys. Verkkodokumentti. <http://www.pikseli.fi/digifaq/3_syvateravyys.html> Luettu 23.10.2012. 24 Vray.com. Verkkodokumentti. <http://www.vray.com/vray_for_rhino/manual/depth_of_field.shtml > Luettu 23.10.2012.

16 25 Rowse, Darren. 2007. How to Capture Motion Blur in Photography. Verkkodokumentti. <http://digital-photography-school.com/how-to-capturemotion-blur-in-photography> Luettu 22.10.2012. 26 Chaos Software Ltd. 2010. VRayPhysicalCamera examples. Verkkodokumentti. <http://www.spot3d.com/vray/help/150sp1/examples_vrayphysicalcamera.htm> Luettu 23.10.2012. 27 Rinne, Olli. 2010. Optiikan vääristymät. Verkkodokumentti. <http://digifaq.info/digifaq/3_vaaristymat.html> Luettu 23.10.2012. 28 Flykman, Reima. Linssiheijastus. Verkkodokumentti. <http://www.laitetekniikka.com/digikuvaus/linssiheijastus.html> Luettu 23.10.2012. 29 Kaunela, Kimmo. 2012. Renderöinti. Verkkodokumentti. <http://3draamattu.wordpress.com/2012/07/19/renderointi/> Luettu 23.10.2012. 30 Digital-tutors. 2010. Enhancing 3D Renders in Photoshop CS5. Verkkodokumentti. < http://digitaldesignmag.com/enhancing-3d-renders-inphotoshop-cs5/> Luettu 23.10.2012 31 Pardo, Teofilo. 2010. V-Ray Image Post-Processing in Photoshop. Verkkodokumentti.<http://www.sketchupartists.org/tutorials/sketchup-andphotoshop/sketchup-v-ray-image-post-processing-in-photoshop/> Luettu 23.10.2012. 32 Zelichover, Ofer. Creating a "Bloom Effect". Verkkodokumentti. <http://www.oferz.com/tutorials/bloomeffect/bloomeffect.html> Luettu 23.10.2012.