Képtérbeli animációs módszer 3D objektumok vonalkázott megjelenítésére

A számítógépes grafikában a valósághű megjelenítés mellett fontos szerepet tölt be az illusztratív megjelenítés is. Ezen technikák szintén háromdimenziós geometriát jelenítenek meg. A háromdimenziós modellezésnek és animációnak egyértelmű hatékonyságbeli előnyeik vannak, de nehéz velük visszaadni a hagyományos animációk látványvilágát. Az illusztratív technikák egy nagy csoportjának megvan az a hátránya hogy nehezen biztosítható az időbeli koherencia: az, hogy az illusztratív jellemzők a felülettel együtt mozogjanak az animáció során, ugyanis bármi nemű hirtelen változás vagy villódzás zavaróan hathat.

Ebben a dolgozatban a tusrajz és ceruzarajz technikák szintézisére fókuszálunk. A célunk egy olyan vonalkázást imitáló technika megalkotása, ami minden vonalkát egyedileg definiál a képernyőn. A korábbi képernyőtérbeli megoldásokkal ellentétben azonban megőrzi az időbeli koherenciát, hogy a hirtelen változásokat elkerüljük. Ezeknek a vonalkáknak egyenletes képtérbeli elrendezést kell biztosítanunk: a tárgyakhoz közelítve egyre több vonalkának kell megjelennie. A vonalkázás irányának és görbítésének jól vissza kell adnia felületi jellemzőket. Az animációt úgy kell támogatnunk, hogy a vonalakat az objektumok felületével együtt kell mozgatnunk, mindvégig tartva az egyenletes képtérbeli sűrűséget.

A dolgozatban bemutatott algoritmusban a vonalkákat textúrázott háromszög-szalagként jelenítjük meg. Az egyenletes sűrűséget egyenletes eloszlású véletlen pozíciókkal oldjuk meg. A megvilágítást úgy érzékeltetjük, hogy a világosabb területeken a vonalkázást kiritkítjuk. A korábbi munkákhoz képes az újdonságot a képtérbeli koherencia biztosítása adja. A vonalkákat egy sebességképnek megfelelően képkockáról képkockára mozgatjuk. Ez természetesen elrontja az egyenletes elrendezést, ezért a kiritkult helyekre új vonalakat generálunk, a besűrűsödött területekről pedig vonalakat távolítunk el. A megjelenítéshez felületi jellemzők alapján számoljuk a vonalkázás irányát és egy vonal görbítésének nagyságát. Az algoritmus bemente a jelenetről készült képek halmaza, úgymint mélységkép, normál vektorok, illumináció stb. Mivel teljes egészében képtérben dolgozunk, a tejesítmény csak a felbontástól és a vonalkák számától függ, de a gemoetria komplexitásától nem.

Példákon keresztül mutatjuk meg, hogy az új algoritmus képes kiküszöbölni a képtérbeli módszerek időbeli koherencia problémáit, ugyanakkor megtartja azok előnyeit: nincs szükség takarási tesztekre, könnyen biztosítható egyenletes képtérbeli sűrűség, geometria komplexitásától független teljesítmény. A technika segítségével az illusztratív stílusok széles skálája reprodukálható, variálható a vonalka sűrűség, vonalka hossz, görbítés, textúra. Hogy biztosítsuk az interaktív sebességet, az algoritmust a GPU-n valósítottuk meg.

szerző

• 
  Lengyel Zoltán
  mérnökinformatikus
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Umenhoffer Tamás
  docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék

helyezés