Innføring av Computer Graphics Pipeline

Det er et poeng i nesten hvert filmgivers liv når han ser noe i en film og underverker, "nå hvor i verden gjorde de det?"

Noen av bildene som er laget for sølvskjermbildet, er virkelig forbløffende, fra jordskjelvskampene i Ringenes herre trilogi til de fascinerende digitale miljøene produsert for Avatar , Tron: Legacy , og 2010 visuelle effekter mester, Inception .

Når du ser dypt ut under hetten, er det en enorm mengde sofistikert matte og vitenskap som går inn i moderne datagrafikk. Men for hver datavitenskapsmann som jobber bak kulissene, er det tre eller fire digitale kunstnere som jobber hardt for å bringe skapninger, figurer og landskaper av sine fantasi til liv.

Computer Graphics Pipeline

Prosessen som går inn i produksjonen av en fullstendig realisert 3D-filmkarakter eller -miljø, er kjent av fagfolk som "datamaskingrafikkpipeline". Selv om prosessen er ganske komplisert fra et teknisk synspunkt, er det faktisk veldig lett å forstå når det illustreres i rekkefølge .

Tenk på din favoritt 3D-filmkarakter. Det kan være Wall-E eller Buzz Lightyear, eller kanskje du var en fan av Po i Kung Fu Panda . Selv om disse tre tegnene ser veldig annerledes ut, er deres grunnleggende produksjonssekvens den samme.

For å ta et animert filmkarakter fra en ide eller storyboard tegning til en fullpolert 3D-rendering, går karakteren gjennom seks hovedfaser:

1. Før produksjon
2. 3D-modellering
3. Shading & Texturing
4. Lighting
5. animasjon
6. Rendering og etterproduksjon

01 av 07

Før produksjon

I preproduksjon blir det generelle utseendet til et tegn eller miljø oppfattet. På slutten av forproduksjonen vil de ferdige designarkene bli sendt til modelleringslaget som skal utvikles.

• Hver ide teller: Dusinvis, eller til og med hundrevis av tegninger og malerier, opprettes og vurderes daglig av direktør, produsenter og kunstledere.
• Farge palett: Et tegns fargevalg, eller palett, er utviklet i denne fasen, men vanligvis ikke ferdigstilt til senere i prosessen.
• Concept Artists kan jobbe med digitale skulptører for å lage foreløpige digitale mock-ups for lovende design.
• Tegndetaljer er ferdigstilt, og spesielle utfordringer (som pels og klut) sendes ut til forskning og utvikling.

02 av 07

3D-modellering

Med utseendet på karakteren avsluttet, er prosjektet nå bestått i hendene på 3D-modellere. En modellers jobb er å ta et todimensjonalt stykke konseptkunst og oversette det til en 3D-modell som kan gis til animatorer senere på veien.

I dagens produksjonsrørledninger er det to hovedteknikker i modellers verktøysett: polygonal modellering & digital skulptur.

• Hver har sine egne unike styrker og svakheter, og til tross for at de er svært forskjellige, er de to tilnærmingene ganske komplementære.
• Sculpting gir seg mer til organiske (tegn) modeller, mens polygonal modellering er mer egnet for mekaniske / arkitektoniske modeller.

Emnet for 3D-modellering er altfor omfattende til å dekke i tre eller fire punktpunkter, men det vil vi fortsette å dekke i dybden i Maya Training-serien.

03 av 07

Shading & Texturing

Det neste trinnet i den visuelle effektrørledningen er kjent som skygging og teksturering. I denne fasen legges materialer, teksturer og farger til 3D-modellen.

• Hver komponent av modellen mottar et annet skyggemateriale for å gi det et passende utseende.
• Realistiske materialer: Hvis gjenstanden er laget av plast, får den en reflekterende, glanset skygger. Hvis den er laget av glass, vil materialet være delvis gjennomsiktig og bryte ned som ekte glass.
• Tekstur og farger blir lagt til enten ved å projisere et todimensjonalt bilde på modellen eller ved å male direkte på overflaten av modellen som om det var et lerret. Dette oppnås med spesiell programvare (som ZBrush) og en grafikkbrett.

04 av 07

Lighting

For at 3D-scener skal komme til liv, må digitale lys plasseres på scenen for å belyse modellene, akkurat som belysningsrigger på et filmsett vil belyse skuespillere og skuespillere. Dette er trolig den nest mest tekniske fasen av produksjonsrørledningen (etter gjengivelse), men det er fortsatt en god del kunstnerisk involvering.

• Riktig belysning må være realistisk nok til å være troverdig, men dramatisk nok til å formidle regissørens tilsiktede humør.
• Humørsaker: Tro det eller ikke, lys spesialister har så mye, eller enda mer kontroll enn teksturen malere når det gjelder et skudd fargevalg, humør og generelle atmosfære.
• Frem og tilbake: Det er en stor mengde kommunikasjon mellom lys og teksturere. De to avdelingene jobber tett sammen for å sikre at materialer og lys passer riktig sammen, og at skygger og refleksjoner ser så overbevisende som mulig ut.

05 av 07

animasjon

Animasjon, som de fleste av dere allerede vet, er produksjonsfasen der kunstnere puster liv og bevegelse inn i sine tegn. Animasjonsteknikk for 3D-filmer er ganske annerledes enn tradisjonell håndtegnet animasjon, og deler mye mer felles grunnlag med stoppteknikkteknikker:

• Rigged for Motion: 3D-tegn styres ved hjelp av et virtuelt skjelett eller "rig" som lar en animator kontrollere modellens armer, ben, ansiktsuttrykk og holdning.
• Pose-til-Pose: Animasjon blir typisk fullført pose-to-pose. Med andre ord vil en animator sette en "nøkkelramme" for både start- og sluttposisjonen av en handling, og deretter tilpasse alt mellom slik at bevegelsen er flytende og riktig tidsbestemt.

Hopp over til datamaskinens animasjonsfellesskapsside for omfattende dekning av emnet.

06 av 07

Rendering og etterproduksjon

Den endelige produksjonsfasen for en 3D-scene er kjent som gjengivelse, som i hovedsak refererer til oversettelsen av en 3D-scene til et ferdiggjort todimensjonalt bilde. Rendering er ganske teknisk, så jeg vil ikke bruke for mye tid på det her. I gjengivelsesfasen må alle beregninger som ikke kan gjøres av datamaskinen i sanntid, utføres.

Dette inkluderer, men er neppe begrenset til følgende:

• Avsluttende belysning: Skygger og refleksjoner må beregnes.
• Spesialeffekter: Dette er vanligvis når effekter som dybdeskarphet, tåke, røyk og eksplosjoner vil bli integrert i scenen.
• Post-prosessering: Hvis lysstyrke, farge eller kontrast skal tweaked, vil disse endringene bli fullført i en programvare for bildehåndtering etter gjengittid.

Vi har en grundig forklaring på gjengivelse her: Rendering: Finalizing the Frame

07 av 07

Vil du lære mer?

Selv om datamaskingrafikkledningen er teknisk kompleks, er de grunnleggende trinnene lett nok for alle å forstå. Denne artikkelen er ikke ment å være en uttømmende ressurs, men bare en introduksjon til verktøy og ferdigheter som gjør 3D-datagrafikk mulig.

Forhåpentligvis har nok blitt gitt her for å fremme en bedre forståelse av arbeidet og ressursene som går inn i å produsere noen av mesterverkene av visuelle effekter vi alle har blitt forelsket i gjennom årene.

Husk, denne artikkelen er bare et hoppe av punkt - vi diskuterer alle emnene som er opparbeidet her med større detalj i andre artikler. I tillegg til About.com kan kunstbøker for bestemte filmer være øyeåpning, og det finnes pulserende nettsamfunn på steder som 3D Total og CG Society. Jeg oppfordrer alle som er interessert i å sjekke dem ut, eller hvis du har interesse i å lage egen kunst, ta en titt på vår opplæringsserie: