Reproduction and Application of Stylistic Means in Non-Photorealistic Computer Graphics

Abstract

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.