3D-valaistuksen tekniikat

Abstract

Tämä opinnäytetyö kertoo 3D-valaistuksesta, joka on yksi tärkeimmistä osa-alueista 3D-grafiikassa. Työssä on myös paljon kuvia, jotka on tehty helpottamaan asioiden ymmärtämistä.

Oikeanlainen valaistus vaikuttaa paljon siihen, kuinka hyvältä ja realistiselta valmis 3D-kuva näyttää. Tarkoituksena on kertoa yleisesti 3D-mallien valaisemisesta eikä keskittyä mihinkään tiettyyn ohjelmaan. Opinnäytetyössä esitellään yleisimmät valotyypit ja kerrotaan niiden ominaisuuksista. Työssä käydään lävitse myös erilaiset varjotyypit ja varjoalgoritmit.

Kolmipistevalaisu on tunnetuin ja yleisin valaisutekniikka. Se on kuitenkin tekniikka, jonka ymmärrettyään voi ymmärtää muunkinlaisia valaisutekniikoita. Osiossa esitellään referenssikuvien avulla valot, jotka kuuluvat kolmipistevalaisuun. Tällä tavoin on helpompi ymmärtää, kuinka tekniikka toimii ja mikä on jokaisen yksittäisen valon tarkoitus.

Ilman oikeanlaista renderöintitekniikkaa on lähes mahdotonta saada 3D-kuvan valaistus näyttämään realistiselta ja uskottavalta. Oikeanlainen valojen käyttö ja niiden sijoittelu on erittäin tärkeää, mutta vähintään yhtä tärkeää on se, että osaa käyttää oikeanlaista renderöintitekniikkaa valaistuksen laskemiseen. Opinnäytetyössä käydään lävitse tyypillisimmät renderöintialgoritmit ja kerrotaan kuinka ne valaistuksen laskevat.

Tarkoituksena on lisäksi selvittää, miksi tietyssä tilanteessa kannattaa käyttää tai jättää käyttämättä tietynlaista valaistusta ja renderöintitekniikkaa. Opinnäytetyö toimii myös lyhyenä oppaana 3D-valaisutekniikoihin, koska samat tekniikat pätevät melkein kaikessa 3D:llä tehdyssä.

This thesis tells about 3D lighting, which is one of the most important aspects of 3D graphics. The thesis contains example images to facilitate understanding of the issues under discussion.

The right kind of lighting contributes much to how good and realistic the final 3D image looks. The aim here was to give an overview of 3D lighting and not focus on any particular program. This thesis presents the most common types of light and describes their properties. The different types of shadows and shadow algorithms are also discussed.

Without the right kind of rendering technique it is almost impossible to get realistic and convincing lighting. The right kind of use of lights and their placement is very important, but equally important is to know how to use the right kind of rendering technique to calculate the lighting. The thesis goes through the typical rendering algorithms and explains how they work.

The aim was also to find out why, in a particular situation, a particular kind of lighting and rendering technique should or should not be used. The thesis also serves as a brief guide to 3D lighting techniques, because the same techniques apply to almost all aspects of 3D.