NPR: Pen-and-Ink

Helder Geovane Gomes de Lima

heldergeovane@gmail.com

Artigo Original

Computer-Generated Pen-and-Ink Ilustration

● Georges Winkenbach● David H. Salesin● SIGGHRAPH 1994

Introdução

Por que usar ilustrações?

● Omitir detalhes● Focar aspectos relevantes

● Simplificar as formas● Evidenciar pequenos detalhes

● Economia de armazenamento● Fácil reprodução

Introdução

● Por que pen-and-Ink?– As convenções estão bem documentadas

● O que foi produzido?– Como implementar princípios desta

técnica em um sistema automatizado

Sobre pen-and-Ink...

● Cor/tom: não disponíveis● Grandes áreas: demorado para preencher● Clarear um tom: é quase impossível

● Para esboços: são ideais devido a expressividade de cada traço:– Pressão e regularidade

● Tom e textura: Expressos simultaneamente ● Em textos: Combinam muito bem

Pen-and-Ink: Traços

● Traços finos: clareza● Traços largos: pouco detalhe

● Posição da caneta: muda frequentemente, podendo girar

● Não-mecânicos: é bom variar espessura● Ondulações: para um desenho esquemático

ou apenas um rascunho

Pen-and-Ink: Tons e texturas

● O tom:– obtido com diversos traços– razão entre tinta preta/papel branco

● Variação entre tons: é mais importante que a exatidão de um tom

● Forma dos traços: indica textura, geometria e a luminosidade

● Basta uma “indicação”: não se deve preencher toda uma superfície com o mesmo tom

Pen-and-Ink: Contornos

● Não existem contornos em imagens reais!– Incluídos para indicar a forma, onde não houver

textura, ou sua variação

● Basta “indicá-los”: assim como as texturas● Contornos espessos: sombras e destaques ● Extremos: podem ser deslocados para não

parecer mecânico

Implementação

● Leva em conta a relação tom x textura:– Renderização realística: coisas independentes– NPR com Pen-and-Ink: dados simultaneamente

● Combina informações 2D e 3D:– O tamanho da área projetada:determina a densidade dos traços por textura

– O contraste entre regiões adjacentes:influencia o traçado dos contornos

Pipeline: parte típica

● Modelo:– Poligonal em 3d

● Textura:– Stroke Textures em lugar de imagens

● Visibilidade:– BSP Tree

● Sombras:– BSP Tree shadow volumes (Chin & Feiner)

Pipeline: Novidades

● Sub-divisão espacial 2d das superfícies visíveis usando uma estrutura de halfedge

● Ao renderizar texturas é usado um tipo de hatching em lugar de scan converting

● O clipping é baseado em traços em vez de pixels, para evitar uma aparência mecânica

● Outlining: os contornos são colocados tanto na fronteira quanto no interior dos polígonos

Uma breve descrição

● Cálculo de superfícies visíveis e sombras

● Projeção dos polígonos para NDC

● Geração de uma BSP tree 2D

● Renderização de cada superfície visível

● Associação das texturas procedurais com as superfícies (com o tom adequado)

● Clipping dos traços

● Contornos

O algoritmo

● M: modelo (uma coleção de polígonos)● BspTree: Representação dos polígonos projetados para

NDC● PlanarMap: Uma partição de NDC em vértices, arestas e

facesprocedure RenderScene(M):

(BspTree, PlanarMap) <-- VisibleSurfaces(M)for each visible surface S in M do

Strokes <-- Texture(S, Tone(S))for each stroke s in Strokes do

Render (ClippedStroke (s, BspTree))end for

Render(ConstructMinimalOutline(S, PlanarMap))end procedure

Stroke Textures

● Stroke texture: uma coleção de traços● Traço S: definido por um caminho P(u)● Forma da caneta: dada pela função N(p)● Ondulação e pressão: indicados através de

funções Cw(u) e C

p(u)

Stroke Textures

● Uma lista de texturas é usada para obter os

diferentes tons de uma textura

Resolução

● Texturas dependem da resolução● Consegue-se evitar situações como:

“Engrossamento” das linhas

“Excesso”de linhas

Resolução

● Exemplo de textura dependente da resolução:

Indicação é semi-automática

Indicação é semi-automática

Indicação é semi-automática

Indicação

● A quantidade de textura em cada ponto, é

determinada pelo campo:

● O campo é perturbado por um pequeno valor

aleatório para não parecer muito regular

Mais sobre o contorno...

● Cada stroke texture

está associada com

seu próprio estilo de

contorno

Mais sobre o contorno...

● Minimiza-se o uso de contornos● São acentuados onde há relevos ou sombras● Dependem da direção do observador

Resultados

● Foi usado ThinkC em um Macintosh Quadra 700● A ilustração consiste de 1073 polígonos● Foi computada e impressa em 30 min.

– 22 min. foram gastos para obter o mapa planar

– O restante foi gasto na renderização em 600dpi

Resultados

Perguntas?