Вивчення та використання бібліотеки листя в програмному забезпеченні itoo Forest Pack Pro для створення
Хто знає, що нічого не знає, це мудро. Хто ще знає те, чого він не знає, може про це запитати. І якщо ви нарешті знаєте, де знайти те, чого не знаєте, ви можете це знайти. Альберт Ейнштейн
Подяка Перш за все, я хотів би скористатися цією можливістю, щоб подякувати усім, хто підтримав і мотивував мене під час підготовки даної бакалаврської дисертації. Особливо хотів би подякувати Франку Рінгвальду та Крістіану Мальтереру, які стежили за моєю роботою, а отже, і за мною. Ви не тільки неодноразово давали цінні вказівки під час критичного опитування, моральна підтримка та мотивація також були неперевершеними. Ти змусив мене замислитися поза своїми межами. Дякуємо за терпіння та зусилля. Я також хотів би подякувати моїй сестрі та моїм друзям, які провели коректуру протягом багатьох годин. Вони вказали на слабкі сторони і, як неспеціаліст, завжди могли показати, де ще потрібні пояснення. Особлива подяка також моїй дівчині, яка надала мені емоційну підтримку, особливо під час останнього стрибка. І останнє, але не менш важливе, я хотів би подякувати своїм батькам, бо вони завжди були поруч зі мною не лише фінансово, а й емоційно під час навчання.
Вивчення та використання бібліотеки Laubwerk у програмі itoo Software Forest Pack Pro для створення реалістичного середовища. Бакалаврська робота для здобуття вченого ступеня бакалавра мистецтв у відділі цифрового кінодизайну Університету медіадизайну. Представлено: Томасом Гелмутом Народився: 19 травня 1986 р. В Науні 1-й екзаменатор: Френк Рінгвальд 2-й екзаменатор: Крістіан Мальтерер Берлін, 28.02.2014 р.
Зміст 1. Вступ 4 1.1. Передмова 4 1.2. Проблема і мета роботи 4 2. Основи 7 2.1. Загальна інформація про рослинність 7 2.2. Типи рослинності 7 2.3. Зони рослинності 8 2.3.1. Тундра 8 2.3.2. Північний хвойний ліс 8 2.3.3. Листяний та змішаний ліс 8 2.3.4. Степ 9 2.3.5. Тверді листяні дерева 9 2.3.6. Пустеля 9 2.3.7. Савана 10 2.3.8. Тропічний ліс 10 2.4. Загальна інформація про дерева 10 2.5. Структура дерева 11 3. Порядок створення віртуальних рослин 16 3.1. Процесуальна процедура 16 3.1.1. Фрактали 16 3.1.2. Системи Лінденмаєра 19 3.2. Білборди 23 3.3. Моделювання рослин вручну 26 1 1
4. Сфери застосування цифрових ландшафтів 29 4.1. Фільм 29 4.2. Реклама 32 4.3. Відеоігри 33 4.4. Архітектура 34 5. Опис програм 37 5.1. itoo Software Forest Pack Pro 37 5.1.1. Основи роботи з itoo Software Forest Pack Pro 37 5.1.2. Пояснення інтерфейсу користувача та його атрибутів для програми 38 5.2. Листя 51 5.2.1. Основи листя 51 5.2.2. Пояснення інтерфейсу користувача та його атрибутів для програми 51 6. Опис реалізації 55 7. Практична робота 58 7.1. Критерії випробування 58 7.2. Опис експерименту 59 7.3. Оцінка критеріїв 65 8. Підсумковий розгляд 70 8.1. Висновок 70 8.2. Перспективи 71 9. Список джерел 72 10. Список рисунків 74 2 2
отримати. Область застосування ландшафтів, створених цифровим способом, також є важливою і є подальшим аспектом у практичній частині цієї роботи. За допомогою зображень програмного забезпечення та пояснень окремих параметрів програм можна розвинути краще розуміння. Після відображення цієї інформації описується структура повної сцени. У цій області детальніше пояснюються певні параметри, а також додаткові необхідні об’єкти, які повинні бути присутніми, щоб створити реалістичну рослинність. Вихідні візуалізації показують можливості програм, які доступні на даний момент. Цей розділ також містить оцінки результатів, налаштування яких можуть призвести до відповідних результатів та для чого вони використовуються. Потім показано коротке порівняння віртуальної та реальної рослинності. Нарешті, представлені пропозиції щодо вдосконалення, які повинні пояснити кращу роботу з програмами. У цій роботі всі вживані англійські слова позначені курсивом. Вступ // Проблема та завдання дипломної роботи 5 5
де вони потім перетворюються в органічні сполуки. Ці речовини, в свою чергу, необхідні для росту дерева та його подальшого існування. У наступній частині окремі компоненти розглядаються більш докладно, щоб проілюструвати їх значення для існування дерев. Малюнок 1 2.5. Структура листяного дерева Структура дерева Численні дрібні деталі, які можуть виникнути, зокрема, якщо це стосується великого плану, важливі для оптимального візуального зображення дерева. Коріння здебільшого заховано в надрах. Тому важливість більше ззаду, але не слід повністю забувати про це, оскільки вони також можуть частково з’являтися внизу дерева. Рисунок 2 Незвичайні корені Рисунок 3 Незвичайні корені Основи/будова дерева 11
За певних обставин така поява може зробити надзвичайно вражаючий показ можливим, як це видно на малюнках 2 та 3. Слід також зазначити, що існують різні типи коренів. Малюнок 4 Кореневі системи Наприклад, у ялини можна знайти так звані неглибокі корені. У ялин - це серцеві корені, а в соснах - стрижневі коріння (рис. 4). Стовбур дерева з'єднується з корінням і будується в кілька шарів. Починаючи зсередини, шари складаються із серцевини серцевини, заболоні, камбію, лубу, і кора або кора є найбільш важливою для зовнішнього, візуального зображення (рисунок 5). Це складається в основному з мертвих клітин луб’яного шару, який захищає дерево від впливу навколишнього середовища [Gartentipps2014]. Рисунок 5 Будова стовбура дерева Основи/структура дерева 12
Кора має різноманітний зовнішній вигляд, і тому є дуже індивідуальною відмінною рисою кожного виду дерев, як це видно на малюнках 6 та 7. Рисунок 6 Кора дерева Рисунок 7 Кора дерева Кінцевою, важливою характеристикою дерев є листя. Як і кора, вони сильно відрізняються від виду до виду, і, при детальному огляді, також показують Рисунок 8 Представлення найрізноманітніших форм листя, основ/будови дерева 13
необхідний високий рівень деталізації. Наприклад, листя відрізняються за формою листа, як це видно на малюнку 8. Крім того, листя відрізняються жилками або структурою, як це видно на малюнках 9 і 10. Рисунок 9 Листові жилки листа Рисунок 10 Голкоподібний лист Основи/будова дерева 14
03 Порядок створення віртуальних рослин
показана як одновимірна структура, але згодом може бути розширена до другого та третього вимірів [Jo/Ey2001]. Рисунок 21 Складний приклад бактерій За допомогою черепахи, яку також називають інтерпретацією черепахи в американському вжитку, це уявлення можна уточнити, використовуючи наступні правила для візуалізації послідовності руху черепахи. За допомогою наступних правил черепаха може рухатися, і цей рух можна зобразити візуально. F - Малює елемент F - Рухається вперед на довжину елемента F G - Малює елемент G - Рухається вперед на довжину елемента G + - Поворот δ проти годинникової стрілки - - Поворот δ за годинниковою стрілкою [- Примітка поточне положення] - Повернення до останньої зазначеної позиції.Абетний алфавіт черепахи таким чином визначений і виглядатиме так: V =. Послідовність F + F + FF буде представлена черепахою таким чином: Рисунок 22 Послідовність F + F + FF за допомогою черепахи Якщо δ інтерпретується як 90, розташування F [+ F] [- FF] F буде зовні таким: 23 Послідовність F [+ F] [- FF] f за допомогою черепахи Процедура створення віртуальних рослин/процедурна процедура 21
Використовуючи інтерпретацію черепахи, можна реалізувати споруди або гілки всіх видів. Додаючи зростаючі кроки ітерацій, результати дедалі більше розгалужуються. У наведеному прикладі (рис. 24 і 25) використовується лише елемент F, який відображається зеленою лінією. Параметр δ дорівнює 30. Вже після четвертої ітерації виконуються команди малювання черепахи 1116. Цей малюнок є прикладом системи 0L, поставленої в дужки [Jo/Ey2001]. Рисунок 24 Правило виробництва зі все більш розгалуженими результатами Рисунок 25 Наочний приклад У цьому прикладі (рис. 26 і 27) елемент F доповнено додаванням параметра I, який служить лише для генерування гілки. Однак елемент I не має фізичної довжини. Цей приклад наочно показує незалежність черепахи. Якщо уважніше розглянути невелику гілку, то можна побачити, що вона завжди має однакову форму, як і вся рослина. Дотримуючись послідовності, зображеної на рисунку 26 Правило виробництва із збільшенням елемента I Рисунок 27 Наочний приклад методу створення віртуальних рослин/процедурний метод 22
Рисунок 32 Вирівнювання до камери Рисунок 34 Рисунок 36 Вигляд з камери Рисунок 33 Рисунок 35 Вирівнювання до камери - альфа-вигляд з висоти пташиного польоту Різниця до Рисунка 34 Текстури фотографій означають важливу економію в кількості полігонів5, а отже, і час візуалізації. Це має дати зрозуміти, що можна було створити величезні ліси за короткий проміжок часу, не перевантажуючи комп’ютери того часу. Наприклад, використовуючи компоненти прозорості, можна зробити дерево, яке перпендикулярне квадратній поверхні, виглядати правильно під певним кутом. Однак, якщо змінити кут огляду, швидко стає зрозумілим, що цей тип дисплея може швидко досягти своїх меж. Оскільки це просто плоска текстура, при погляді збоку буде видно лише лінію. Ймовірно, найефективнішим рішенням проблеми є автоматичне вирівнювання текстур фотографій, які також називаються рекламними щитами6, з точки зору 5 Багатокутник - це рівна поверхня, яка з'єднана принаймні трьома точками. 6 «Білборди» - це англійський переклад білбордів або рекламних вивісок. Процедура створення віртуальних рослин/білбордів 24
04 Сфери застосування цифрових ландшафтів
05 Опис програм
програмне забезпечення itoo, в якому значення працюють у всьому світі, налаштування окремі для кожної текстури. Малюнок 62 Карта заміщення Активувавши функцію Перевизначення, можна редагувати параметри (Малюнок 62). Можливі ті самі параметри в лівій області, які вже були видимі на панелі команд програмного забезпечення itoo. Зі збільшенням варіації також можна визначити зміни, застосовані до окремого об’єкта або до цілого об’єкта. Також є функція Режим змішування. За допомогою нього ви можете визначити, як слід змішувати існуючу текстуру з ручними налаштуваннями, і пропонує швидшу та більш індивідуальну роботу. Програма також займається спеціальними шейдерами. Це дозволяє покращити показ білбордів. На даний момент, однак, це поліпшення можливо лише за допомогою механізму рендерингу Mental Ray. У цьому розділі важливо переконатись, що використовуються лише матеріали від Forest Pack Pro, інакше можуть виникнути помилки або ніякого ефекту не помітити при зміні значень. У пункті Trace Depth - максимальний опис програм/itoo Software Forest Pack Pro 48
06 Опис реалізації
07 Практичне опрацювання