Art en tres dimensions: construcció de renders 3D amb renders 3D studio max

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. Existeixen diversos programes informàtics per a la generació d’imatges en format 3D. S’analitza breument l’oferta del mercat actual de la tecnologia de programari més emprada en la producció de gràfics 3D amb ordinador, identificant les vessants positives i negatives de cadascun. Posteriorment s’examina en profunditat el programa 3D Studio Max, per tal de conèixer-ne les eines de creació d’escenes virtuals i les seves funcionalitats. Finalment s’han desenvolupat projectes d’escenaris 3D en els quals es puguin aplicar els coneixements tècnics obtinguts en la recerca, sempre conceptualitzant aquestes propostes amb un cert criteri artístic.

Online Robust 3D Mapping Using Structure from Motion Cues

This paper presents a complete solution for creating accurate 3D textured models from monocular video sequences. The methods are developed within the framework of sequential structure from motion, where a 3D model of the environment is maintained and updated as new visual information becomes available. The camera position is recovered by directly associating the 3D scene model with local image observations. Compared to standard structure from motion techniques, this approach decreases the error accumulation while increasing the robustness to scene occlusions and feature association failures. The obtained 3D information is used to generate high quality, composite visual maps of the scene (mosaics). The visual maps are used to create texture-mapped, realistic views of the scene

Algorismes de shading moderns|h[Recurs electrònic] :|b implementació i comparativa

Elmercat de jocs i de pel•lícules d'entreteniment demana constantment entornsmés realistes i efectes que sorprenguin a l'espectador.Els gràfics 3D interactius (per exemple, dels jocs) han vist una evoluciósorprenent en les dues últimes dècades. Hem passat de representacions moltesquemàtiques i simplificades dels entorns, a una qualitat visual que aviatserà indistingible de la realitat. El projecte tracta de desenvolupar un motor 3D des de zero. Es podria haver utilitzatun motor 3D ja disponible com a base, com per exemple el popular Unity,però s’ha decidit crear-lo ja que això dóna l’ oportunitat de conèixer com funcionen els motoscomercials i provar noves idees. En resum, és un treball difícil, però moltenriquidor, la qual cosa comporta una gran motivacio.S’han utilitzat noves tecnologies. No només s’ha volgut desenvoluparun motor 3D des de zero, si no que s’han volgut provar noves llibreries gràfiques i nous formats de dades 3d. El mercat té força oferta de les duess, per la qualcosa s’ha aprofitat l’ oportunitat per aprendre duess tecnologies noves.El procés de desenvolupar un projecte utilitzant tecnologies desconegudes permetrà aprendre els seus punts forts i febles, podent fer-neuna anàlisi crítica, que d'altra manera no es tindria.Finalment, s’ha implementat i comparat quatre algorismes de shading.La selecció dels quatre algorismes ha estat en base a les diferentsnecessitats que intenten cobrir. El primer, el Forward Shading, és l'algorismeclàssic, utilitzat des de fa dècades, però que teòricament escala malament respecte a la quantitat de llums. El segon, el Deferred Shading, teòricament,escala molt bé amb moltes llums, però té un cost base elevat, i un consum altde memòria. El tercer, el Deferred Lighting, és una variació de l'anterior queintenta reduir el cost base i l'úss de memòria. L'últim, el Inferred Lighting,intenta explotar la baixa freqüència de la il•luminació dels entorns 3D, persuportar una gran quantitat de llums amb un molt bon rendiment.Un cop implementats aquests quatre algorismes, s’han pogut compararrespecte el seu ús de la GPU, i el seu comportament en diferents tipusd'escenes, per tal de tenir una visió global de quin algorisme és adequat encada situació

Visualización estéreo

En este proyecto se muestran las posibilidades de la visión estéreo para la visualización en monitores tanto de objetos simples como de grandes escenarios, así como su aplicación en juegos o en otros ámbitos como el cine, la geología e incluso la medicina. Para el desarrollo se ha usado una tarjeta con soporte 3d como la Nvidia 7600GT y una pantalla con una tasa de frecuencia alta como una ACER 19 pulgadas a 100Hz. Los resultados sobre la visualización han sido extraídos de las opiniones de un grupo de 20 personas, de diversas profesiones, no relacionadas con los gráficos por ordenador.

Editor interactivo de policubos

Hoy en día existen numerosas técnicas para aplicar texturas sobre objetos 3D genéricos, pero los mecanismos para su creación son, en general, o bien complejos y poco intuitivos para el artista, o bien poco eficientes en aspectos como obtener un texturado global sin costuras. Recientemente, la invención de los policubos ha abierto un nuevo espectro de posibilidades a la hora de realizar estas tareas, e incluso otras como animación y subdivisión, de crucial importancia para industrias como el cine o los videojuegos. Desafortunadamente, no existen herramientas automáticas y editables que permitan generar el modelo de policubos base. Un policubo es una agregación de cubos idénticos de forma que cada cubo tiene como mínimo en común una cara con otro cubo. Con la agrupación de estos cubos se pueden generar diferentes figuras espaciales. El objetivo es desarrollar una herramienta para la creación y edición interactiva de un modelo de policubos a partir de un objeto tridimensional, la cual proporcionara una libertad y control al usuario no existente en las herramientas actualmente disponibles

Modelat d'edificis basats en extrusions procedurals per a skylineEngine

Actualment ens trobem en un món on tot gira al voltant de les noves tecnologies, i un pilar fonamental és l'oci i l'entreteniment. Això engloba principalment les indústries del cinema, videojocs i realitat virtual. Un dels problemes que tenen aquestes indústries és com crear l'escenari on es produeix la història. L'objectiu d'aquest projecte de final de carrera és crear una eina integrada al skylineEngine, que serveixi per crear edificis de manera procedural, on l'usuari pugui definir l'estètica d'aquest edifici, introduint la seva planta i els perfils adequats. El que s'implementarà serà una eina de modelatge per a dissenyadors, que a partir d'una planta i perfils pugui crear l'edifici.Aquest projecte es desenvoluparà a sobre del mòdul de generació d'edificis del skylineEngine, una eina pel modelatge de ciutats que s'executa sobre el Houdini 3D, que és una plataforma genèrica pel modelatge procedural d'objectes.El desenvolupament d'aquest projecte implica:• Estudi de la plataforma de desenvolupament Houdini 3D i de les llibreries necessàries per la incorporació de scripts Python. Estudi de les EEDD internes de Houdini.• Aprendre i manejar el llenguatge de programació Python.• Estudi del codi de l'article Interactive Architectural Modeling with Procedural Extrusions, per en Tom Kelly i en Peter Wonka, publicat a la revista ACM Transactions on Graphics (2011).• Desenvolupament d'algorismes de conversió de geometria d'una estructura tipus face-vertex a una de tipus half-edge, i viceversa.• Modificació del codi Java per acceptar crides sense interfície d'usuari i amb estructures de dades generades des de Python.• Aprendre el funcionament de la llibreria JPype per permetre enllaçar el Java dins el Python.• Estudi del skylineEngine i de les llibreries per la creació d'edificis.• Integració del resultat dintre del skylineEngine.• Verificació i ajust de les regles i paràmetres de la simulació per a diferents edificis

Copy&Paste façanes procedurals per skylineEngine

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina d’alt nivell pel modelatged’edificis procedurals que permeti copiar i enganxar parts arbitràries d’un edifici en un altre.Els edificis procedurals es basen en l’execució iterativa d’un conjunt de regles, que es podenrepresentar per un graf d’operacions. Per tant, l’operació de copiar i enganxar es centra enla reescriptura dels grafs de regles amb l’objectiu de modificar els edificis per tal de duraquesta tasca. Donat que es treballa sobre la plataforma de recerca anomenada skylineEngine,que s’executa sobre el programari Houdini 3D, l’aplicació també estarà implementada a sobred’aquesta plataforma

Refinement criteria for global illumination using convex funcions

In several computer graphics areas, a refinement criterion is often needed to decide whether to goon or to stop sampling a signal. When the sampled values are homogeneous enough, we assume thatthey represent the signal fairly well and we do not need further refinement, otherwise more samples arerequired, possibly with adaptive subdivision of the domain. For this purpose, a criterion which is verysensitive to variability is necessary. In this paper, we present a family of discrimination measures, thef-divergences, meeting this requirement. These convex functions have been well studied and successfullyapplied to image processing and several areas of engineering. Two applications to global illuminationare shown: oracles for hierarchical radiosity and criteria for adaptive refinement in ray-tracing. Weobtain significantly better results than with classic criteria, showing that f-divergences are worth furtherinvestigation in computer graphics. Also a discrimination measure based on entropy of the samples forrefinement in ray-tracing is introduced. The recursive decomposition of entropy provides us with a naturalmethod to deal with the adaptive subdivision of the sampling region

Graphical simulators for AUV development

A long development time is needed from the design to the implementation of an AUV. During the first steps, simulation plays an important role, since it allows for the development of preliminary versions of the control system to be integrated. Once the robot is ready, the control systems are implemented, tuned and tested. The use of a real-time simulator can help closing the gap between off-line simulation and real testing using the already implemented robot. When properly interfaced with the robot hardware, a real-time graphical simulation with a "hardware in the loop" configuration, can allow for the testing of the implemented control system running in the actual robot hardware. Hence, the development time is drastically reduced. These paper overviews the field of graphical simulators used for AUV development proposing a classification. It also presents NEPTUNE, a multi-vehicle, real-time, graphical simulator based on OpenGL that allows hardware in the loop simulations

Speculative parallelization of multipath radiosity algorithm

In computer graphics, global illumination algorithms take into account not only the light that comes directly from the sources, but also the light interreflections. This kind of algorithms produce very realistic images, but at a high computational cost, especially when dealing with complex environments. Parallel computation has been successfully applied to such algorithms in order to make it possible to compute highly-realistic images in a reasonable time. We introduce here a speculation-based parallel solution for a global illumination algorithm in the context of radiosity, in which we have taken advantage of the hierarchical nature of such an algorithm

Error and complexity of random walk Monte Carlo radiosity

The author studies the error and complexity of the discrete random walk Monte Carlo technique for radiosity, using both the shooting and gathering methods. The author shows that the shooting method exhibits a lower complexity than the gathering one, and under some constraints, it has a linear complexity. This is an improvement over a previous result that pointed to an O(n log n) complexity. The author gives and compares three unbiased estimators for each method, and obtains closed forms and bounds for their variances. The author also bounds the expected value of the mean square error (MSE). Some of the results obtained are also shown

Reuse of paths in light source animation

In this paper we extend the reuse of paths to the shot from a moving light source. In the classical algorithm new paths have to be cast from each new position of a light source. We show that we can reuse all paths for all positions, obtaining in this way a theoretical maximum speed-up equal to the average length of the shooting path

Entorn de treball per a visualitzar escenes tridimensionals

Creació d'un entorn de treball per tal de visualitzar models tridimensionals en temps real amb dos objectius: proporcionar una interfície gràfica per poder visualitzar interactivament una escena, modificant-ne els seus elements i aconseguir un disseny que faci el projecte altament revisable i reutilitzable en elfutur, i serveixi per tant de plataforma per provar altres projectes

Generació semi-automàtica de façanes procedurals

L’objectiu d’aquest PFC és desenvolupar una eina d’edició de façanes procedural apartir d’una imatge d’una façana real. L’aplicació generarà les regles procedurals de lafaçana a partir de dades adquirides del model que es vol representar, com unafotografia. L’usuari de l’aplicació generarà de forma semi-automàtica i interactiva lesregles de subdivisió i repetició, especificant també la inserció de elementsarquitectònics (portes, finestres), que podran ser instanciats a partir d’una llibreria. Uncop generades, les regles s’escriuran en el format del sistema BuildingEngine perintegrar-se completament dins el procés de modelatge urbà.Aquest projecte es desenvoluparà en Matlab

Desenvolupament d’una biblioteca per a la generació de diagrames vectorials basat en l’entorn gràfic de JAVA2D i aplicació d’aquesta biblioteca per a la implementació d’una eina per al desenvolupament de diagrames d’E/R

En aquest projecte es vol implementar una llibreria en Java, que proporcioni leseines necessàries per a crear diagrames i esquemes. Es vol proporcionar a la llibreria unconjunt d’objectes bàsics, també mètodes i funcionalitats suficients per a gestionaraquests objectes. Per altra part, es vol implementar una aplicació per a dissenyar diagrames Entitat-Relació que utilitzi aquesta llibreria