Vorstellung der Computer Graphics Pipeline

Es gibt einen Punkt in fast jedem Filmbesucher, in dem er etwas in einem Film sieht und sich fragt: "Wie haben sie das getan?"

Einige der Bilder, die für die Leinwand erstellt wurden, sind wirklich erstaunlich aus den erbitternden Schlachten in Der Herr der Ringe Trilogie zu den faszinierenden digitalen Umgebungen für Benutzerbild , Tron: Vermächtnis und 2010 ist der Champion für visuelle Effekte, Anfang .

Wenn Sie tief unter die Haube schauen, steckt in der modernen Computergrafik enorm viel Mathematik und Wissenschaft. Aber für jeden Informatiker, der hinter den Kulissen arbeitet, gibt es drei oder vier digitale Künstler, die hart daran arbeiten, die Kreaturen, Charaktere und Landschaften ihrer Vorstellungen zum Leben zu erwecken.

Die Computergrafik-Pipeline

Der Prozess, der zur Herstellung einer vollständig realisierten 3D-Filmfigur oder -umgebung erforderlich ist, wird von Fachleuten als "Computergraphikpipeline" bezeichnet. Obwohl der Prozess technisch sehr komplex ist, ist er in der sequenziellen Darstellung sehr einfach zu verstehen .

Denken Sie an Ihren Lieblings-3D-Filmcharakter. Es könnte Wall-E oder Buzz Lightyear sein, oder Sie waren ein Fan von Po in Kung Fu Panda . Obwohl diese drei Charaktere sehr unterschiedlich aussehen, ist ihre grundlegende Produktionssequenz die gleiche.

Um einen animierten Filmcharakter von einer Idee oder einer Storyboard-Zeichnung zu einem vollständig polierten 3D-Rendering zu bringen, durchläuft der Charakter sechs Hauptphasen:

1. Vorproduktion
2. 3D Modellierung
3. Schattierung & Texturierung
4. Beleuchtung
5. Animation
6. Rendering & Nachbearbeitung

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Vorproduktion

In der Vorproduktion wird das Gesamtbild eines Charakters oder einer Umgebung konzipiert. Am Ende der Vorproduktion werden fertiggestellte Konstruktionsblätter an das zu entwickelnde Modellteam gesendet.

• Jede Idee zählt: Dutzende oder sogar Hunderte von Zeichnungen und Gemälden werden täglich von Regisseur, Produzenten und Art Leadern erstellt und überprüft.
• Farbpalette: Das Farbschema oder die Palette eines Charakters wird in dieser Phase entwickelt, aber normalerweise erst später im Prozess abgeschlossen.
• Konzeptkünstler arbeitet möglicherweise mit digitalen Bildhauern zusammen, um vorläufige digitale Modelle für vielversprechende Designs zu erstellen.
• Charakterdetails abgeschlossen sind, und besondere Herausforderungen (wie Pelz und Stoff) werden in die Forschung und Entwicklung geschickt.

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3D Modellierung

Mit dem finalen Aussehen des Charakters wird das Projekt nun in die Hände von 3D-Modellierern weitergegeben. Die Aufgabe eines Modellierers besteht darin, ein zweidimensionales Konzeptkunststück in ein 3D-Modell umzuwandeln, das später den Animatoren zur Verfügung gestellt werden kann.

In den heutigen Produktionspipelines gibt es im Toolset des Modellierers zwei Haupttechniken: Polygonale Modellierung & digitale Bildhauerei.

• Jedes hat seine eigenen Stärken und Schwächen, und obwohl beide völlig verschieden sind, ergänzen sich die beiden Ansätze durchaus.
• Die Bildhauerei eignet sich eher für organische (Charakter-) Modelle, während die polygonale Modellierung eher für mechanische / architektonische Modelle geeignet ist.

Das Thema 3D-Modellierung ist viel zu umfangreich, um drei oder vier Aufzählungspunkte abzudecken, aber es ist etwas, das wir in der Maya-Schulungsreihe weiter vertiefen werden.

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Schattierung & Texturierung

Der nächste Schritt in der Pipeline für visuelle Effekte wird als Schattierung und Texturierung bezeichnet. In dieser Phase werden dem 3D-Modell Materialien, Texturen und Farben hinzugefügt.

• Jede Komponente Das Modell erhält ein anderes Shader-Material, um ihm ein angemessenes Aussehen zu geben.
• Realistische Materialien: Wenn das Objekt aus Kunststoff besteht, erhält es einen reflektierenden, glänzenden Shader. Wenn es aus Glas besteht, ist das Material teilweise transparent und bricht das Licht wie reales Glas.
• Texturen und Farben Sie werden hinzugefügt, indem Sie entweder ein zweidimensionales Bild auf das Modell projizieren oder direkt auf die Oberfläche des Modells malen, als wäre es eine Leinwand. Dies wird mit einer speziellen Software (wie ZBrush) und einem Grafiktablett erreicht.

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Beleuchtung

Damit 3D-Szenen zum Leben erweckt werden können, müssen digitale Lichter in der Szene platziert werden, um Modelle zu beleuchten. Genau wie Beleuchtungskörper auf einem Filmset Schauspieler und Schauspieler beleuchten. Dies ist wahrscheinlich die zweittechnischste Phase der Produktionspipeline (nach dem Rendern), aber es ist immer noch einiges an Kunstfertigkeit involviert.

• Richtige Beleuchtung muss realistisch genug sein, um glaubwürdig zu sein, aber dramatisch genug, um die beabsichtigte Stimmung des Regisseurs zu vermitteln.
• Stimmungsangelegenheiten: Ob Sie es glauben oder nicht, Beleuchtungsspezialisten haben genauso viel Einfluss oder sogar mehr Kontrolle als die Texturmaler, wenn es um das Farbschema, die Stimmung und die Gesamtatmosphäre eines Schusses geht.
• Hin und her: Die Kommunikation zwischen Licht- und Texturkünstlern ist sehr umfangreich. Die beiden Abteilungen arbeiten eng zusammen, um sicherzustellen, dass Materialien und Lichter richtig zusammenpassen und Schatten und Reflexe so überzeugend wie möglich aussehen.

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Animation

Animation ist, wie die meisten von Ihnen wissen, die Produktionsphase, in der Künstler ihren Figuren Leben und Bewegung einhauchen. Die Animationstechnik für 3D-Filme unterscheidet sich erheblich von der traditionellen, von Hand gezeichneten Animation. Sie bietet weit mehr Gemeinsamkeiten mit Stop-Motion-Techniken:

• Für Bewegung gerüstet: 3D-Charaktere werden über ein virtuelles Skelett oder "Rigg" gesteuert, mit dem ein Animator die Arme, Beine, den Gesichtsausdruck und die Haltung des Modells steuern kann.
• Pose-to-Pose: Die Animation ist normalerweise Pose-to-Pose abgeschlossen. Mit anderen Worten, ein Animator legt ein „Key-Frame“ für die Start- und Endposition einer Aktion fest und passt dann alles dazwischen an, damit die Bewegung fließend und zeitlich korrekt ist.

Wechseln Sie zu unserer Computeranimations-Website, um ausführliche Informationen zum Thema zu erhalten.

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Rendering & Nachbearbeitung

Die letzte Produktionsphase für eine 3D-Szene wird als Rendern bezeichnet, was sich im Wesentlichen auf die Übersetzung einer 3D-Szene in ein endgültiges zweidimensionales Bild bezieht. Das Rendern ist ziemlich technisch, daher werde ich hier nicht zu viel Zeit investieren. In der Renderphase müssen alle Berechnungen ausgeführt werden, die von Ihrem Computer nicht in Echtzeit ausgeführt werden können.

Dies schließt Folgendes ein, ist aber kaum darauf beschränkt:

• Beleuchtung finalisieren: Schatten und Reflexionen müssen berechnet werden.
• Spezialeffekte: Dies ist normalerweise der Fall, wenn Effekte wie Tiefenschärfe, Nebel, Rauch und Explosionen in die Szene integriert werden.
• Nachbearbeitung: Wenn Helligkeit, Farbe oder Kontrast angepasst werden müssen, werden diese Änderungen nach der Renderzeit in einer Bildbearbeitungssoftware abgeschlossen.

Wir haben hier eine ausführliche Erklärung zum Rendern: Rendern: Finalisieren des Frames

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Willst du mehr lernen?

Obwohl die Computergraphikpipeline technisch komplex ist, sind die grundlegenden Schritte für jeden leicht verständlich. Dieser Artikel ist nicht als umfassende Ressource gedacht, sondern lediglich als Einführung in die Tools und Fähigkeiten, die 3D-Computergrafik ermöglichen.

Es wurde hoffentlich genug zur Verfügung gestellt, um ein besseres Verständnis der Arbeit und der Ressourcen zu fördern, die zur Herstellung einiger der Meisterwerke visueller Effekte verwendet werden, in die wir uns alle im Laufe der Jahre verliebt haben.

Denken Sie daran, dass dieser Artikel nur ein Sprungpunkt ist - wir behandeln alle hier angesprochenen Themen ausführlicher in anderen Artikeln. Neben About.com können Kunstbücher für bestimmte Filme die Augen öffnen, und es gibt lebendige Online-Communities an Orten wie 3D Total und CG Society. Ich bitte alle, die ein weiteres Interesse haben, es zu überprüfen, oder schauen Sie sich unsere Tutorialserie an, wenn Sie daran interessiert sind, selbst Kunst zu produzieren.