Tietokonegrafiikan illuusio : Illusion of CGI

Abstract

Kohtaamme tietokoneella tehtyä grafiikkaa joka päivä arkielämässämme ilman, että välttämättä edes huomaamme sitä. Mainoksissa, elokuvissa ja kaikenlaisissa muissa videoissa on paljon efektejä, jotka on kaikki tehty tietokoneella. Tietokonegrafiikka voi vastata niin suurelta osin todellisuutta, että tämän tapaisella grafiikalla voidaan luoda illuusio siitä, että se todella kuuluisi todellisuuteen. Insinöörityöni tavoitteena on selvittää mitä tarvitaan siihen, jos halutaan ylläpitää tätä illuusiota realismista näissä tietokonegrafiikoissa.

On monia mekanismeista, joilla voi parantaa tietokonegrafiikoiden ulkonäköä ja tehdä niistä enemmän reaalimaailmaa vastaavia. Matte painting -tekniikka on muun muassa yksi niistä. Ajateltaessa tarkkaa reaalimaailman mallintamista, täytyy myös ottaa huomioon monia 3D-malleihin vaikuttavia tekijöitä. Näitä ovat esimerkiksi tarpeeksi suuri polygonimäärä, tekstuurien laatu sekä oikea objektien valaiseminen. Tulen käsittelemään insinöörityöni teoriaosuudessa kaikki nämä eri osa-alueet, mitkä vaikuttavat realistisen tietokonegrafiikan tekemiseen.

Teoriaan liittyviä asioita tutkin tarkemmin konkreettisella esimerkkivideolla, jota tehdessäni selvitän miten realistista tietokonegrafiikkaa todella oikeasti tehdään. Tässä demovideossani on kolme erilaista esimerkkiä tekniikoista, joiden avulla pystytään liittämään omia tietokoneella luotuja objekteja muokkaamattomiin raakamateriaalivideoihin.

Demovideota tehdessäni huomasin, että fotorealistista 3D-grafiikkaa pystytään aikaansaamaan vasta erittäin pitkän ja hankalan valmistusprosessin jälkeen, eikä lopputulos välttämättä sittenkään ole täydellinen. Tämäntapaisen tietokonegrafiikan tekeminen on myös todella kallista, ja siksi niiden tekeminen varmasti keskittyykin suurille tuotantoyhtiöille, koska ainoastaan heillä on tarvittavat resurssit tehdä realistista tietokonegrafiikkaa.

Computer-generated graphics are viewed by people daily. Commercials, movies and all kind of other videos contain a great deal of special effects done by computers. This thesis was aimed at finding out what is really needed to maintain the illusion of photorealism in computer graphics. Without taking care of certain aspects objects implemented in a scene, it is easy to spot what is real and what is not. Nowadays, however, flawless photorealistic CGI can be done, but it requires ample knowledge of many natural phenomena.

There are many mechanisms that can make computer graphics look more photorealistic. Matte painting is one of these techniques. When thinking of accurate modeling of the real world, a variety of elements that affect the 3D graphics have to be considered. These are, for example polygon count, texture quality and correct lighting of the objects. The theoretical part of the thesis deals with all of these different areas affecting the creation of photorealistic computer graphics.

Theory was put into practice with a concrete video example attached to the thesis on a CD. In this demo video there are samples of three different techniques that can be pur-sued to add one’s own objects to the raw unaltered video.

The process of creating the sample video revealed that fully finished 3D graphics is not easily achieved. Apart from skills, it also requires an enormous amount of time and money. This is why all the photorealistic graphics are usually made by some large production companies as they are the only ones who have the necessary resources to make realistic computer graphics.