Special Effects

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Special Effects

• Realistischeres Rendern einer Scene

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Special Effects

• Heutige Themen
• Partikelsysteme
• Motion Blur
• Tiefenschärfe
• Lens Flares
• Antialiasing

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Partikelsysteme
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Partikelsysteme
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Partikelsysteme

• Einfachste Form bestehend aus beliebig kleinen
  Punkten
• Punkte können Eigenschaften haben
• Gebilde sollen wachsen, schrumpfen, sich
  bewegen und Form verändern können

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Partikelsysteme

• viele Partikel, kein individuelles Skript
• allgemeines Skript mit integriertem Verhalten
• Partikel ändern Position auf Basis eines
  beliebigen Algorithmus

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Partikelsysteme

• Bilderzeugung ist Prozess mit 5 Schritten
• 1. Neue Partikel erzeugen und einbringen
• 2. Individuelle Eigenschaften zuweisen
• 3. Am Ende der Lebensdauer Partikel löschen
• 4. Aktuelle Partikel bewegen
• 5. Aktuelle Partikel rendern

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Partikelsysteme

• Steuerung der Population z.B. in Abhängigkeit
  von der Zeit
• N(t) M(t) rand(r) V(t)
• Wobei N Anzahl
• M Mittelwert V Varianz
• Funktion muss nicht linear zeitabhängig sein
• Anzahl der Partikel kann auch von
  Bildschirmgröße des Objekts abhängen

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Partikelsysteme

• Partikelscripting basiert auf
• Anfangsposition
• Anfangsgeschwindigkeit und Richtung
• Anfangsgröße
• Anfängliche Transparenz
• Form
• Lebensdauer

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Partikelsysteme

• Effekt mit Punkten eingeschränkt
• Erweiterung kurze Linien
• Vertexfarben an Endpunkten
• besserer Effekt, kann aber noch eingeschränkt
  sein

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Partikelsysteme

• Lösung Quadrate, parallel zum Bildschirm
  ausgerichtet
• Eigenschaften Farbe, Normalenvektor, Textur
• Textur mit Alpha-Kanal

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Motion Blur
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Motion Blur

• direkt modellieren und rendern mit Polygonen
  mit Alpha-Kanal pro Vertex
• mit Hilfe von Accumulation Buffer modellieren

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Accumulation Buffer

• Bilder werden vermischt
• Buffer hat RGBA Werte
• dieselbe Auflösung, größere Bit-Tiefe
• Bilder von Color-Buffer in Accumulation Buffer
• Ergebnis zurück in Color-Buffer

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Motion Blur

• Nutzung des Accumulation Buffer
• Objekt zu unterschiedlichen Positionen bewegen,
  die während eines Frames angenommen werden
• diese Bilder in Accumulation Buffer rendern

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Motion Blur

• Billigere Nutzung
• immer acht Frames in Accumulation Buffer
• nur zwei mal rendern pro Frame

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richtiges Motion Blur
falsches Motion Blur
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Ohne Depth of Field
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Mit Depth of Field
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Tiefenschärfe

• auch hier Accumulation Buffer
• Bilder mit leicht unterschiedlicher
  Blickrichtung aber gleichem Fokus werden
  gemittelt

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Echte Lens Flares
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Lens Flares

• Bestehen aus
• ringförmige Bereiche hellen Lichts
• sternförmiges Gebilde (ciliary corona)

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Lens Flares

• Texturen für Komponenten auf Quadrat
• Textur hat Alpha-Kanal
• Quadrat bekommt Farbe zugeordnet
• Quadrate werden vermischt, neue Farben
  entstehen
• Quadrate mit Texturen werden als
  screen-aligned Billboards behandelt

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Screen-aligned Billboards

• orientieren der Polygone basierend auf
  view-direction
• Oberflächen-Normale soll Negation der
  view-direction sein
• rotieren des Billboards um Achse bis richtige
  Position erreicht
• Achse vdir x n

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Billboards
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Screen-aligned Billboards

• jedes Billboard startet mit Mittelpunkt am
  Ursprung
• alle auf gleiche Weise rotieren
• auf endgültige 3-dimensionale Position
  verschieben

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Aliasing und Antialiasing

• Kanten von Polygonen und Linien gezackt
• Kanten werden in Pixel-Gitter gezwungen
• Behebung Antialiasing
• Problemfelder Polygonkanten, Linien, Texturen

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Antialiasing

• Supersampling
• mehrere Proben pro Pixel
• Farben aus Proben werden gemittelt

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Antialiasing

• Supersampling-Methode
• Scene in seperatem Buffer mit höherer Auflösung
  rendern
• Samples auf Bild verteilen
• Benachbarte Samples mitteln und Pixel Farbwert
  zuordnen

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Antialiasing

• 2. Supersampling-Methode
• Accumulation Buffer nutzen
• mehrere Bilder mit unterschiedlicher
  Blickrichtung mitteln
• ein Bild pro Sample

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Antialiasing

• 3. Supersampling-Methode
• Carpenters A-Buffer, Multisampling
• coverage mask für grid-Zelle wird angelegt
• mask, Schattierung der Zelle, z-Tiefe bilden
  Fragment
• Fragmente die verdeckt sind werden aussortiert
• Farbe der Zelle wird nach Sichtbarkeit berechnet

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Antialiasing
No AntiAliasing
GeForce3 2x AntiAliasing
GeForce3 4x AntiAliasing
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Antialiasing

• Andere Methoden
• Stochastic Sampling Samples werden zufällig
  positioniert
• Kanten-Antialiasing geeignete Kanten als
  verschwommene Linien zeichnen
• Full-Scene Antialiasing Polygone sortieren und
  Antialiasing der Kanten on the fly durchführen