Reproduction and Application of Stylistic Means in Non-Photorealistic Computer Graphics
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Zusammenfassung
Nicht-photorealistisches Rendering (NPR) hat in den vergangenen 15 Jahren eine hohe Aufmerksamkeit erlangt. Im Gegensatz zur photorealistischen Computergrafik, deren Basis die physikalisch-korrekte Simulation des Lichttransportes und der Materialeigenschaften ist, umfasst NPR vielseitige Werkzeuge zur Erzeugung ausdrucksstarker und persönlicher Interpretationen mittels unterschiedlichster Darstellungsstile - Informationen und Inhalte können dadurch fokussiert und effizient vermittelt werden. NPR ist durch ästhetische Ansprüche, traditionelles Wissen des Kunsthandwerks und Erkenntnissen auf dem Gebiet der visuellen Perzeption geprägt.
Diese Dissertation untersucht Aspekte einer Rendering-Pipeline, die für die computer-generierte Darstellung von Aquarell-Illustrationen konzipiert wurde. Die digitale Nachbildung dieses komplexen Mediums erfordert eine ganzheitliche Betrachtung des Zeichenprozesses - dies beinhaltet die Emulation des Mediums an sich als auch gestalterische Aspekte, wie das Extrahieren wesentlicher Elemente, das Platzieren von Akzenten oder die Verwendung von Farbkontrasten. Wir sehen unseren wissenschaftlichen Beitrag in der Verbesserung der visuellen Ästhetik und Glaubwürdigkeit von computer-generierten Aquarellen durch die Kombination von traditionellen Gesetzmäßigkeiten des Kunsthandwerks und effektiven Techniken zur Wiedergabe der Zeichenwerkzeuge und des Zeichenmediums.
Wir stellen wissenschaftliche Beiträge zu folgenden Themengebieten vor: Es werden zwei empirisch-basierte Ansätze formuliert, die die Nachbildung der visuellen Eigenschaften von Wasserfarbe erlauben. Im Gegensatz zu physikalischkorrekten Simulationen basieren die Ansätze auf Algorithmen der Bildverarbeitung, wodurch das effiziente Rendern von 2d und 3d Daten mit einem Aquarellstil erreicht wird. Des Weiteren werden stilistische Mittel innerhalb des Zeichenprozesses reproduziert, wodurch allgemeingültige Erkenntnisse des traditionellen Kunsthandwerks in die computer-generierte, künstlerische Darstellung überführt werden können. Dadurch wird eine verbesserte visuelle und ästhetische Qualität und Glaubwürdigkeit erreicht.
Letztendlich präsentieren wir Zusammenarbeiten, die unsere Erkenntnisse und Algorithmen in Projekten der Film- und Grafikindustrie anwenden. Das erste Projekt zielte auf die Integration eines Aquarell-Stiles in eine 3d Animations-Pipeline. Eine zweite Zusammenarbeit konzentrierte sich auf das Ziel, eine einfache, so genannte "one-click" Lösung zu erarbeiten, die eine überzeugende Aquarell-Illustration innerhalb eines bestehenden CAD Systems ausgeben kann.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Non-photorealistic rendering (NPR) has been receiving an increasing attention within the last 15 years. In contrast to photorealistic computer graphics, which is bound by a physically correct simulation of light transport and material properties, NPR encompass a rich tool set enabling expressive and personal interpretation by individual rendering styles, and is thereby able to communicate information in a focused and efficient way. Therefore, visual perception, aesthetic requirements, or traditional artwork can be the driving force in non-photorealistic rendering.
This dissertation thesis explores different aspects of a NPR pipeline designed for computer generated watercolor illustrations. The digital reproduction of such a complex painting style requires a holistic consideration of the painting process including the emulation of the painting medium as well as creative aspects such as extracting essential features, placing accents, or exploiting color contrast. We see our contribution in the improved visual aesthetic and believability of computer generated watercolor renderings won by combining universal principles derived from traditional art work with effective techniques for emulating the tools and the medium.
We contribute to the following topics: First, we formulate two approaches for the reproduction of the visual attributes of watercolor. In contrast to physicallybased approaches usually applied in canvas simulations, we concentrate on empirical approaches that allow to process 2d and 3d input data efficiently. Second, we reproduce and apply stylistic means within the painting process to transfer universal principles from traditional art work to computer generated art work in order to improve the visual aesthetic and believability of the watercolor renderings.
Finally, we present collaborations that applied the findings of this thesis in film and graphics industry. A first project aims at the integration of a watercolor style into 3d animation pipelines. A second project was initiated with the goal for a simple, one-click solution producing convincing watercolor illustrations from complex 3d cad data.
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ISO 690
LUFT, Thomas, 2010. Reproduction and Application of Stylistic Means in Non-Photorealistic Computer Graphics [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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