3D -grafiikka ja animaatio Kamera ja valot Harri Airaksinen

Kameratyypit Mallinnusjärjestelmissä yleensä oletuskamera (perspective view). Kameraa voidaan kääntää, zoomata jne.

Kameratyypit Target camera (paikka – kohde) POV = Point of View Free camera Kamera tulee siihen paikkaan mihin osoitetaan ja sen näkymän suuntaisesti

Polttoväli (Focal length) Polttotaso (Focal plane) Polttoväli -[live area], alue, jossa kameran ominaisuudet/kontrollit mahdollistavat 3D objektien näkymisen kamerassa Linssin polttopiste taso, kameran linssillä säädety taso, jossa yksi taso 3D ympäristöstä näkyy tarkasti

Näkymä kameran kautta Miten näytetään?

Syvyysterävyys (The depth of field) Linssin/kameran ominaisuus, mikä alue 3D ympäistöstä nähdään tarkasti

Kameran kontrollointi – 3D Studio Max

Miten kuvata kameralla? Kohdekuvaukset, suoraan kohti kohdetta, silmän korkudella (Point of View Shots) Ala-/yläkulmasta kuvattu (Low Angle and High Angle Shots) Vastakuva otos (Reverse Angle Shots)

Miten kuvata kameralla? Lähikuva otokset (Close-Up Shots) Laajakuva otokset (Medium and Wide Shots) Kaukokuva otokset (Long Shots) [ Computer Graphics, Principles and Practice; James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes ]

Kameran linssityypit Yleensä 3D mallintimissa laaja valikoima eri linssejä (ja niitä voi vielä säätää mieleisekseen) Huom! Valokuvakameroissa valonherkkä filmi asetetaan projektiotasolle  Tietokoneella simuloidun kameran projektiotaso voidaan viedä lähes minne tahansa.

Kameran linssityypit 46 asteen tähtäyskulman. Tyyppi Polttoväli Fisheye 7,5 mm Extreme Wide Angle 18 mm Wide Angle 28 mm Medium Wide Angle 35 mm Standard / Normal 50 - 55 mm Medium Long 80 mm Long / Telephoto 135 - 250 mm Extra Long / Supertelephoto 500 mm tai enemmän 46 asteen tähtäyskulman. Perspektiivin vääristymä on erittäin pieni ja terävyysalue keskitasoinen, käyttökelpoinen mediumkuvista laajakuviin.

Kameran linssityypit Laajakulma 24 tai 28 mm linssit; 83 asteen tähtäyskulman. Terävyysalue on erinomainen, mutta kuvan reunoilla on myös pieni määrä vääristymää johtuen pakotetusta perspektiivistä, joka on tyypillistä laajakulmakuvissa. Telephoto 135 mm linsseillä; erinomainen kyky lähirajaukseen --> litistää perspektiiviä, 5 asteen tähystyskulma ja pieni terävyysalue.

Linssistä yleisesti - polttovälin ja tähtäyskulman yhteys Linssit, joissa on lyhyt polttoväli tarjoavat laajan tähystyskulman ja lisääntyneen terävyysalueen, mutta kohteet näkyvät kaukana kamerasta. Linsseissä, joissa on pitkä polttoväli, on kapea tähystyskulma ja terävyysalue.

Jos linssiä ei muuteta vaan siirretään kameraa – mitä tapahtuu? Kamera etääntyy kohteesta: Kuva-alue kasvaa Syvyysterävyys heikkenee

Mitä tapahtuu jos muutetaan linssiä ja kameran paikkaa? Kuvan etualalla oleva kohde pysyy kutakuinkin samassa mittakaavassa jos: polttoväliä pienennetään sopivassa suhteessa samalla kun POV ja kamera lähentyvät toisiaan Taustan elementtien projektio on kuitenkin tällöin eri tapauksissa merkittävästi erilainen. [The Art of 3-D Computer Animation and Imaging; Isaac Victor Kerlow]

Kamera-animaatiot Kameralla on voimakas vaikutus tarinankertojana, koska sen avulla ohjataan katsojan katsetta ja mieltä läpi tarinan

Kamera-animaatiot ja polku Kameran liikettä ohjataan polulla (viiva tai muu 2D objekti) Kameran kohdistus: polkua pitkin, kohti tiettyä kohdetta, vaihtuva kohde tai kaikkien kompinaatio

Kamera-animaatiot ja polku 3D Studio Max Valitaan kamera  motion  Assign Controller

Kameran käyttö ja sommittelu - taidetta - Tarina ja tunnetilojen ilmaisu eri kameroita käyttäen Pitkät suorat linjat asetelmassa samassa suunnassa tai kohtisuorassa kuvan reunoihin nähden  maiseman horisontin tai korkean puun kallistuminen on häiritsevää, jos puu on lähellä kuvan reunaa Kuvasta huono, jos kuvauskohteen pää tai lähikuvan jokin osa rajataan pois  rajaamisen taito; poisjättäminen voi auttaa katsojaa keskittymään yksityiskohtiin  tunnetila (esim. kasvot rajataan niin, että vain silmät tai suu näkyvät).

Kameran käyttö ja sommittelu - taidetta - Jos kamera liian lähelle kohdetta, kuvauskohteet ovat epätarkkoja + ne valtaavat kuva-alasta laajan alueen  kaikki muu hukkuu. Käytä, kun kuvassa halutaan luoda tungetteleva tai ahdistunut tunnetila Kun kuvaan tavoitellaan selkeyttä, pääkohde kannattaa asettaa yksinkertaista tausta vasten. Taustat, joissa on runsaasti objekteja tai värejä, vievät katsojan huomio pois etualan kohteista.

Valot ja 3D ympäristöt Pistevalo (Point lights) Spottivalo (Spot lights) Lineaarivalo (Linear lights) Valaiseva alue (Area lights) Totaali/Suuntavalo (Infinite lights) Ambient valo, ympäröivä valo (Ambient lights)

Pistevalo (Omni) Säteilee kaikkiin suuntiin, voidaan sijoittaa minne vain. Esim. hehkulampu

Spottivalo Valoa kartiomaisena yhteen suuntaan. Omia ominausuuksia: Kartiomaisen valon suuntakulmamuuttuja, valon heikkenemiskerroin (fall- off- kerroin). Esim. Taskulamppu

Lineaarivalo Lineaarisilla valoilla on pituusdimensio, mutta ei leveysdimensiota – esim. loisteputki [The Art of 3-D Computer Animation and Imaging; Isaac Victor Kerlow]

Valaiseva alue Jotkin ohjelmat tarjoavat suorakaiteen muotoisia aluevaloja. Ne voidaan skaalata melkein mihin tahansa kokoon, mutta ovat tehokaampia pieninä. Aluevaloja voidaan käyttää jäljittelemään valon heijastumista avonaisesta ikkunasta sisätilaan

Totaali/Suuntavalo Valonlähde hyvin kaukana  Valonsäteet ovat näkymässä yhdensuuntaisia  ne käyttäytyvät kuin tähdet. Suuntavaloilla on vakiointensiteetti ja ne eivät heikkene kulkiessaan avaruuden läpi Joissain ohjelmissa voidaan simuloida aurinkoa (esim. Max)

Ambient valo Valonlähde on jaettu tasaisesti koko scenelle  oletusarvona monessa ohjelmassa Joissain tapauksissa hoidetaan pistevalolla, joka sijoitetaan automaattisesti jokaiseen näkymään Vaikka ambient valolla on yleensä XYZ –sijainti, valo tulee joka suunnasta  yleensä vai yksi ambient valo / scene Ambientti valolla saadaan aikaan “yleisheijastukset”

Valaistuksen peruskomponetit Kaikkilla simuloiduilla valoilla on: Paikka (spottivalolla myös suunta ja kartiokulma) Väri ja intensiteetti = voimakkuus Decay = valon heikkeneminen matkan/ajan funktiona ja fall-off = valaistuksen reuna Glow = hehku Shadows = varjot Valon arvoja voidaan editoida  jotkun ohjelmat sallivat attribuuttien yhdistämien ja tallentamisen tiedostoon = a light shader

Valon väri ja intensiteetti Intensiteetti, voimakkuus

Valon heikkeneminen ja varjon reuna Decay and Fall-Off Decay säätelee valonlähteen voimakkuutta ja sitä, kuinka kauas valonlähteen valo ulottuu: Heikko valo heikkenee nopeasti Voimakas valo heikkenee hitaasti ja ulottuu kauas Fall-Off määrittelee miten varjon reuna muodostuu

Kartiokulma ja valokeila Hehku Esim. otsalamppu Valon hehku syntyy kun ilmassa/ympäristössä on partikkeleja (sumua,savua,pölyä,lunta…) Ilmiöön kuuluu myös halo – valaiseva kehä valonlähteen ympärillä

Volumetrinen valo Volume light

Globaalit ja lokaalit valot Globaalit = yleisvalot, kaikille objekteille. Yleensä yleisvalo, joka oletusarvona Lokaalit = lisättyjä valoja, joilla vaikutetaan vain tiettyihin osiin/alueeseen Using global light Using local light [Computer Graphics, Principles and Practice; James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes]

Varjot Kaikki valot luovat varjoja Varjojen käyttö on valinnaista, ne voivat olla näkyvissä tai pois käytöstä Varjojen näkyvä ulkoasu riippuu varjon ominaisuuksista, kappaleen varjonluontiominaisuuksista ja renderöintimenetelmästä. Varjot määritellään useilla parametreilla: varjon väri puolivarjon väri (penumbra ) varjon reunan pehmeys

Varjot 3D Studio Max Muista: valo, shadows on

Näkymän/näyttämön valaistus Valaistus on tärkeä--> ilman kunnon valaistusta muodot, värit, pinnat ja pintarakenteet nähdään vain puolittain Tietokoneella näyttämön valaistus on mielenkiintoista; yleensä yleisvalo, kaikki muu on kiinni sinusta Tekniikoita erilaisille näyttämöesityksille, draamasta komediaan  erillainen valaistus Perinteiset valaistustavat: päätapahtuma-alue toissijaiset tapahtuma-alueet taustat yleis-tai täytevalo näkyvät valonlähteet liikkuvat valot

Tapahtuma-alueet Päätapahtuma-alue: täällä tapahtuu suurin osa: Pari spottia, jos vähän liikettä Jos roolihahmot liikkuvat edestakaisin näyttämöllä tarvitaan useita kohdevaloja ja spotteja Huom! Kamereiden lukumäärä. Valoja voi myös sammuttaa pois Toissijainen tapahtuma-alue on paikka näyttämöllä jonne jotkin tapahtumat lopulta päätyvät: Useinmiten vähemmän valaisimia kuin päätapahtuma-alueen valaisemiseen

Tapahtuma-alueet tausta ja valot Taustaa kutsutaan tietokonegrafiikassa näkymäksi, maisemaksi tai ympäristöksi: Maisema, erityisesti taustakuva pintakuviolla, on hyvin herkkä värilliselle valolle Täytevalo= yleisvalo määrittelee koko näkymän yleisvärisävyn sekoittumalla muihin valoihin, tehdään rajattomista valolähteistä tai spoteista Näkyvät valonlähteet näkyvät sekä kameralle että katsojalle, esim. lamppuja takkoja, heijastimia, kynttilän valoja, televisioita .. Liikkuvia valot; korostaa jotain näyttämön erikoisominaisuutta --> suunnattu spotti joka liikkuu yli kappaleen paljastaa yksityskohdan tai korostaa sen läpinäkyvyyttä tai sarja spotteja on liitetty kameraan ja seuraavat tapahtumaa kameran mukana.

Ajan funktiona muuttuvat valot - Räjähdykset