Renderização de cenas tridimensionais não foto-realistas explorando o hardware

programável

Bruno Pereira EvangelistaAlessandro Ribeiro da SilvaMarcelo de Souza Nery (Orientador)Rosilane Ribeiro Mota (Orientadora)

Não

-foto

real

ism

o Utilizado em várias aplicaçõesEstilo artístico

Ilustrações técnicasDesenhos animados

Possui várias sub-áreasCartoonHatching

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Car

toon

s Uso limitado de tonsSombreamento uniforme

ObjetivoGerar imagens que não possam serdiferenciadas de desenhos feitos a mão

Traços bruscosPresença de bordas

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Prob

lem

aGerar imagens com aparência de cartoonsa partir de cenas tridimensionais

Imagens de alta qualidadeGeradas em tempo real

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Trab

alho

real

izad

o

Trabalho no domínio da imagem

Proposição de 2 métodos para renderizaçãode cartoons

Método 2 passosMétodo 3 passos

Não é necessário nenhumpré-processamento

Maior qualidade e precisão das bordas

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Trab

alho

real

izad

oExploração do hardware gráficoprogramável (shaders)

Linguagem de shaders do OpenGL(GLSL)

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Met

odol

ogia

1 - Obtenção dos mapas de profundidadee normais da cena2 - Renderização da cena utilizandosombreamento uniforme e totalizaçãodesejada3 - Detecção de bordas a partir dos mapasde profundidade e normais da cena4 - Geração da cena final

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Met

odol

ogia

2 Passos 3 Passos

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Cen

a or

igin

alMacacos Groley

Cada macaco possui 6310 triângulos

Renderização com sombreamento de Phong9/24

1 - M

apas

Mapa de normais representado pelascomponentes de cor RGB

Cada componente possui a precisão de8 bits

Mapa de profundidade representado pelacomponente de cor alpha

Valores são quantizados e normalizadosentre 0 e 1

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1 - M

apas

Normais Profundidade

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2 - R

ende

rizaç

ãoSombreamento uniforme utilizando umnúmero limitado de tons (1 a 3)

Não existe suavização

Componentes ambiente, difusa eespecular da luzSombras próprias (self-shadows)

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2 - R

ende

rizaç

ão

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3 - B

orda

sUtiliza a imagem gerada no passo 1

Aplica um filtro de detecção dedescontinuidade na imagem

Filtro Laplaciano com um número menorde acessos a memória de textura

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3 - B

orda

s

15/24

4 –

Cen

a fin

alMistura das imagens geradas nos itens2 e 3, gerando a imagem finalUso do pipeline padrão do OpenGL paraefetuar a mistura

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Inov

açõe

s

Menor número de passosAlto desempenho*

Uso de uma linguagem de shader de altonível – GLSL (OpenGL Shading Language)

Evolução dos compiladores das placasde vídeoMaiores possibilidades

* Não foi possível comparar com a técnica mais recente, propostapor Mitchell

Primeiros trabalhos demoravam cerca de6 minutos para gerar cada imagem

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Res

ulta

doRenderização de cartoons com bordasutilizando um número variado de tons

Um tom Três tons19/24

Des

empe

nho

Processador 1GHz – 512 RAMGeForce FX 5200

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Des

empe

nho Validação utilizando o NVShaderPerf

Método de 3 passos sempre obteve umdesempenho superior ao de 2 passos

Suporte somente ao shader defragmentosConsidera tempos iguais para todas asinstruções

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Difi

culd

ades

Poucas ferramentas disponíveis

Falta de informações para comparação dedesempenho

Versões dos drivers de vídeo

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Con

clus

ãoTodas as cenas foram renderizadas naresolução de 512x512 pixels, utilizandomodelos livres da 3D Café(www.3dcafe.com)

A renderização de cartoons vêem sendoutilizada em várias aplicações, incluindo jogos

Utilizando as técnicas propostas é possíveldesenhar cartoons em tempo real, com umaalta qualidade gráfica

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Con

clus

ão

Bruno Pereira Evangelistabpevangelista@yahoo.com.br

Perguntas ???

Alessandro Ribeiro da Silva

Marcelo de Souza Neryspdoido@yahoo.com.br

msnery@pucminas.brRosilane Ribeiro Motarosilane@pucminas.br

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