Beleuchtung in der fotorealistischen Bildsynthese
MultiMediaArt

Diplomarbeit von Bernhard Kerschbaumer

Kurzfassung

Die fotorealistische Bildsynthese stellt eines der komplexesten und auch ambitioniertesten Felder im Bereich Computergrafik dar. Einen großen Teil nimmt dabei die Berechnung der Beleuchtung ein, die unterschiedlichste Einsatzgebiete findet. Im Bereich Visual Effects gilt es, computergenerierte Elemente nahtlos in reale Filmaufnahmen zu integrieren. Bei Visualisierungen hingegen kommt es zu einem vermehrten Einsatz von physikalisch korrektem Rendering. Die ständige Weiterentwicklung, vor allem in den letzten Jahren, führte zu einer Vielzahl neuer Technologien und Methoden zur schnelleren und realistischeren Berechnung der Beleuchtung. Dies bedarf einer grundlegenden theoretischen Auseinandersetzung in der Begriffe, Methoden und Techniken erläutert werden, um eine fundierte Basis für Lighting Artists zu schaffen. Besprochen werden dabei Grundlagen wie Licht, Lichtinteraktion und Farbdarstellung, sowie der Zusammenhang zwischen dem menschlichen Auge, einer Kamera, einem Monitor und dem Renderer. Zusätzlich wird versucht, verschiedene Rendering- und Global-Illumination-Verfahren zu kategorisieren und beschreiben. Eine szenenbedingte Analyse in Bezug auf die Beleuchtung soll Aufschluss über verschiedene Lichttypen und deren Verhalten geben. Hinzu kommt eine Beschreibung verschiedener Methoden, die eine solche Beleuchtung ermöglichen. Des Weiteren wird aufgezeigt, welchen Einfluss Licht auf bestimmte Medien hat. Ebenfalls werden Techniken aufgezeigt, die eine genaue und vor allem schnelle Vorschau der Beleuchtung in größeren Produktionen ermöglichen. Abschließend wird dargestellt, wie eine effiziente Beleuchtung im Compositing erreicht werden kann.

WERK

Die Grundidee war es, die im Forschungsteil der Diplomarbeit beschriebenen Methoden und Theorien auf kreative Art und Weise einzusetzen. Werk- und Theorieteil inspirierten sich dabei gegenseitig. Hilfreiche Methoden, die während dem Werk ihren Einsatz fanden, wurden im Theorieteil wissenschaftlich erörtert.

Im Werk wurden Zeitrafferaufnahmen von Außen- und Innenszenen eines verlassenen und verwahrlosten Hauses umgesetzt. Zeitrafferaufnahmen ermöglichen eine dynamische Beleuchtung durch Sonnenlicht und zeigen außerdem die Robustheit eines Global-Illumination-Verfahrens auf. Wichtig war es außerdem den Einfluss von Wolken auf die Beleuchtung aufzuzeigen. Zur Auswahl der GI-Verfahren wurden mehrere Tests durchgeführt. Über Wochen recherchierte ich über urbane verwahrloste Häuser, Villen, Lichtstimmungen und Materialien. Eine Ansammlung von über 400 Bildern diente dabei als Inspirationsquelle.

Der Grund für das verwahrloste Haus und dessen Umgebung lag darin, der „typischen“ Perfektion von CGI entgegenzuwirken. Diese Unvollkommenheit glaubhaft umzusetzen, zählt zu den herausforderndsten Aufgaben. Durch die Alterung und Zerstörung von Modellen und vor allem Texturen und durch das Einbauen kleiner Details, wie Verformungen, Kieselsteine, Bruchstücke und Blätter am Boden gelang eine glaubhaftere und lebendigere Szenerie.

Technische Daten

• 32-Bit "Linear Workflow"

• Multipass-Rendering

• GI: Photon Mapping + Final Gathering

• Physical Sun&Sky

• Portal Lights

• Mia_material_xpasses

• Node-based Compositing

Verwendete Programme

Adobe After Effects, Adobe Photoshop, Autodesk Maya 2009, Autodesk Mudbox 2009, E-on Vue xStream, Eyeon Fusion, Mental Ray Text ausblenden

Diplomarbeit von Bernhard Kerschbaumer

Kurzfassung

Die fotorealistische Bildsynthese stellt eines der komplexesten und auch ambitioniertesten Felder im Bereich Computergrafik dar. Einen großen Teil nimmt dabei die Berechnung der Beleuchtung ein, die unterschiedlichste Einsatzgebiete findet. Im Bereich Visual Effects gilt es, computergenerierte Elemente nahtlos in reale Filmaufnahmen zu integrieren. Bei Visualisierungen hingegen kommt es zu einem vermehrten Einsatz von physikalisch korrektem Rendering. Die ständige Weiterentwicklung, vor allem in den letzten Jahren, führte zu einer Vielzahl neuer Technologien und Methoden zur schnelleren und realistischeren Berechnung der Beleuchtung. Dies bedarf einer grundlegenden theoretischen...

Team
Jürgen Brunner
MMA Diplom 2005
Aufgaben: Musik
Bernhard Kerschbaumer
MMA Diplom 2005
Aufgaben: 3D Artist, Konzept
Josef Schinwald
Mitarbeiter
Aufgaben: Betreuung
Joachim Berger
Externer Mitarbeiter, MMA Diplom 1996
Aufgaben: Betreuung
Tags
Kurzfilm Animation Computer-Animation Diplom
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