Нефотореалистичный рендеринг: рисуем полигонами

Нефотореалистичный рендеринг

Нефотореалистичный рендеринг с использованием доступных инструментов (SIGGRAPH 2009)

Автор: Isaac Botkin

Большинство создателей нефотореалистичных рендер-движков увлекаются замечательными, но довольно громоздким технологиям, таким, как volume-based rendering engines или complex image analysis.

Даже лучшие полигональные рендер-движки, при помощи паттернов (шаблонов), имитирующие абстракции “ручной работы”, предлагают довольно ограниченный контроль освещения и цвета. При этом приемлемые результаты зачастую могут быть получены с помощью более простых методов и непроприетарных инструментов, даже, казалось бы, разработанных для достижения совсем других эффектов.

Наша студия провела ряд экспериментов с базовыми инструментами, доступными в большинстве 3D-пакетов с целью получения эффекта «рисованности от руки».

Абстракция

Смещение нормалей (normal displacement), обычно используемое для дополнительной детализации топологии, может использоваться так же для искажения поверхности, не влияя на объём объекта. Если такое искажение меняется в каждом кадре и визуализируется с размытием (motion blur), результатом будет эффект, симулирующий полупрозрачные мазки кистью в разных слоях.

Сила смещения может управляться с помощью вертексной или диффузной карты, так что области модели, для которых нужна низкая детализация, будут покрываться широкими свободными мазками, в то время как области высокой детализации останутся чистыми. Эти частично накладывающиеся мазки могут быть акцентированы с помощью различных текстур, шейдеров и моделей освещения (lighting models).

Желаемые результаты можно эффективно получить при помощи базовых настроек диффузных кривых (diffuse curves), edge lights, и цветных теней (colored shadows).

Нарисованные вручную или процедурные карты могут усиливать неровности созданные геометрией, или идти перпендикулярно структуре сетки для смешивания тональности областей и имитировать перекрестную штриховку. Дальнейший контроль виртуальных мазков кисти осуществляется с помощью настроек количества antialiasing проходов (passes) и уровней разбиения (subdivision level).

Поскольку мазки кисти присутствуют в 3D пространстве, и их направление и границы диктуется сеткой, итоговый результат визуализируется очень быстро и сохраняет связанность даже при комплексной деформации. Финальная визуализация только выиграет от многопроходного рендера и 2D обработки, при этом анализ изображения для работы кисточкой не будет нужен.

Так как этот подход использует обычный полигональный рендеринг, он может быть скомбинирован с имеющимися шейдерами и глобальным освещением (global illumination, GI). Это делает его совместимым с динамическими расчётами и легко интегрируемым в имеющиеся workflow для зарендеренных или real-time проектов, вне зависимости от платформы.

Изображения

Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг
Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг
Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг Нефотореалистичный рендеринг
Нефотореалистичный рендеринг

Видео


Выводы

Эта техника даёт эффект «нарисованности от руки», без использования специализированных ренедер-движков и позволяет студиям использовать привычные им инструменты в пайплайнах моделлинга и анимации. При создании решений для нефотореалистичного рендеринга с непроприетарными рендер-движками, в них достаточно легко будет интегрировать дополнительные технологии освещения (например, light warping), дополняющие этот эффект.

Рисуем полигонами в Blender

Автор: Ben Simonds

Эта техника заинтересовала меня тем, что она не зависит от причудливых алгоритмов, плагинов или технологий визуализации. Она использует карты смещения (displacement maps) для зашумления поверхности модели и затем размытие (motion blur) результатов нескольких смещений в каждом кадре. Если смещение применяется циклически, т.е. оно колеблется каждый кадр, то это согласуется с другими кадрами, и может использоваться для анимации. Я немного поэкспериментировал с этим эффектом в Blender, и вот, что я довольно быстро смог получить:

Для заинтересовавшихся blend-файл.

Нефотореалистичный рендеринг

Это может в частности помочь при применении фильтра Kirsch в compositor. Он немного осветлит картинку и расширит цветовой диапазон для придания большего эффекта нарисованности. Мне в нравится этот эффект на низких уровнях разбиения — он дает своеобразный кубистский эффект.

Нефотореалистичный рендеринг

Довольно необычный эффект: выглядит, как эффект мазков кисти, использованный Эдвардом Мунком (Edvard Munch) в картине «Крик».

Нефотореалистичный рендеринг

А здесь грубо нарисованная текстура имеет текстурные координаты, привязанные к пространству экрана, и влияет на поверхностные нормали сетки, тем самым меняя направление отражаемого света для придания эффекта нарисованности.

Нефотореалистичный рендеринг

Поделиться в: Опубликовать в twitter Опубликовать в своем блоге livejournal.com