Modelos 3D? De dónde vienen los datos?

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1 Modelos 3D? De dónde vienen los datos?

2 Fuentes: 1) Directamente especificando los datos: Funciona bien para formas sencillas: y z x

3 Pero no para este:

4 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros.

5 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros. Hacer programas que creen datos 3D (esto se conoce como modelado por procedimientos)

6 Modelado por procedimientos de edificios (Parish and Muller, SIGGRAPH 2001)

7 Modelado por procedimientos de escenarios naturales (Guerraz et al. CASA 2003)

8 Modelado usando fractales

9 Sistemas tipo L para el modelado de plantas

10 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros. Hacer programas que creen datos 3D (esto se conoce como modelado por procedimientos) Uso de programas de modelado ( Maya, 3D studio Max, Milkshape, Poser, etc.).

11 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros. Hacer programas que creen datos 3D (esto se conoce como modelado por procedimientos) Uso de programas de modelado ( Maya, 3D studio Max, Milkshape, Poser, etc.). Técnicas fotogramétricas (reconstrucción de imágenes a partir de fotos)

12 de fotos, usando información de imágenes Oh, et al. SIGGRAPH 2001 Después, se pueden introducir texturas y luces

13

14 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros. Hacer programas que creen datos 3D (esto se conoce como modelado por procedimientos) Uso de programas de modelado ( Maya, 3D studio Max, Milkshape, Poser, etc.). Técnicas fotogramétricas (reconstrucción de imágenes a partir de fotos) Uso de scanner 3D con manejo de profundidad

15 Ejemplo: Projecto Michelangelo (Stanford University)

16 El proceso de escaneado puede dar como resultado una cantidad enorme de información.

17 Fuentes para modelos 3D Directamente especificando los datos. Transformar datos encontrados en otras formas y convertirlos en superficies y volúmenes; Ejemplo: Tomas valores moleculares y transformándolos en esferas y cilindros. Hacer programas que creen datos 3D (esto se conoce como modelado por procedimientos) Uso de programas de modelado ( Maya, 3D studio Max, Milkshape, Poser, etc.). Técnicas fotogramétricas (reconstrucción de imágenes a partir de fotos) Uso de scanner 3D con manejo de profundidad Otras fuentes: Superficies implícitas Scans médicos

18 Representaciones de objetos 3D Polígonos Modelos 3D Implícitas Paramétricas Partículas

19 Qué representación usar? Escenas gráficas contienen todo tipo de objetos (terrenos, rocas, edificios, personajes, lluvia, ropa, etc.) No hay un método universal. Entonces, como hacemos para representar objetos 3D en una computadora? construir los objetos de manera rápida? manipularlos con la computadora? Los algoritmos dependen en su representación.

20 Esquemas de representación Dos grandes categorías ( pero pueden existir ambigüedades) Representación por frontera División del espacio

21 Representaciones por frontera Describen los objetos 3D como un conjunto de superficies que separan la parte interna del objeto de la escena virtual. Ejemplos: Superficies implícitas Mallas de polígonos División de superficies Parches paramétricos/splines

22 Modelos matemáticos Superficies paramétricas Superfices implícitas

23 Teselado o poligonalización Una malla poligonal es un representación por frontera. ( geometría definida por los subespacios definidos por los planos del cubo)

24 Una malla poligonal (topología) Lista de polígonos Lista de aristas Lista de vertíces

25 Modelado con polígonos Se reconstruyen objetos usando grupos de polígonos Cada polígono es plano (necesitamos muchos polígonos para reconstruir objetos con curvas) 48 polígonos 120 polígonos 300 polígonos 1000 polígonos

26 Subdivisión del espacio Este tipo de representación se utiliza para describir las propiedades internas de los sólidos. Típicamente se divide una región del espacio conteniendo un objeto en un conjunto de volúmenes más pequeños, sin traslapes y adyacentes (e.g. cubos, tetraedros, etc.) Ejemplos: Voxels BSP-trees Geometría de la reconstrucción de sólidos K-trees

27 Volumetric model: El objeto 3D es una colección de subvolúmenes o voxeles Geometría de la reconstrucción de sólidos: la geometría es definida usando operaciones booleanas en primitivos sólidos.

28

29 Octrees

30 Captura del movimiento

31 Dónde? Video juegos Películas

32 Sistemas magnéticos Sensitivos al metal Bajas frecuencias (60 Hz)

33 Sistemas mecánicos Mide ángulos de las articulaciones Movimientos restringidos

34 Sistemas ópticos Coloca marcadores en el actor Cámaras detectan las posiciones de los marcadores

35 8 o mas cámaras Altas frecuencias (240 Hz)

36 Animación por articulaciones Partes rígidos Conectados con articulaciones Un personaje puede ser animado moviendo los ángulos entre las articulaciones como funciones del tiempo

37 Representación de personajes Complejos Cabellos, ropa (sistemas de partículas) músculos, piel (elementos finitos o DFF deformaciones de forma libre)

38

39 Cinemática directa: -Uso de multiplicación de matrices -Matriz de transformación compuesta de todas las transformaciones desde la base

40 Mapeado de texturas Permite usar un simple polígono y darle la apariencia de algo más complicado Se asegura que las texturas sean renderizadas y transformadas correctamente.

41 Mapeo de texturas no-paramétrico El tamaño de la textura y la orientación son fijas No se relaciona con el tamaño o la orientación del polígono

42 Mapeo de texturas paramétrico El tamaño de la textura y orientación están relacionados con el polígono

43 Idea general: Una textura esta definida por las coordenadas de su imagen (u, v). Se puede parametrizar alrededor de diferentes superficies

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