Využití CGI pro podporu komunikace a prodeje
Diplomová práce
Studijní program: N6209 – Systémové inženýrství a informatika Studijní obor: 6209T021 – Manažerská informatika
Autor práce: Bc. Pavel Brendl Vedoucí práce: Ing. Petr Weinlich, Ph.D.
Prohlášení
Byl jsem seznámen s tím, že na mou diplomovou práci se plně vzta- huje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tom- to případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Diplomovou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé diplomové práce a konzultantem.
Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.
Datum:
Podpis:
Anotace
Tato diplomová práce se zabývá využitím CGI pro podporu komunikace a prodeje ve společnosti ŠKODA AUTO a.s. Práce obsahuje teoretický popis CGI, definici tohoto pojmu a jeho historii. Dále se zabývá tvorbou 3D dat, generováním finálního CGI a technikami k zobrazení 3D obrazů, virtuální a augmentované reality. V praktické části analyzuje současný proces tvorby 3D modelů a zhodnocuje současné případy užití CGI pro komunikaci s koncovým zákazníkem ve vybraném podniku. Mimo jiné zahrnuje návrhy na zlepšení a rozšíření analyzovaných procesů a jednotlivých realizací CGI. Cílem práce je zanalyzovat a interpretovat soudobý stav tvorby a použití CGI v oblasti marketingu a na základě výsledků jej zhodnotit.
Klíčová slova
3D model, CGI, generování obrazu, komunikace, webové stránky
Annotation
Utilization of CGI for communication and selling support
This diploma thesis is aimed at utilizaton of CGI for communication and selling support in ŠKODA AUTO Ltd. The thesis contains a theoretical description of CGI, the definition of this term and its history. It also focuses on creating 3D data, rendering final CGI and techniques to display 3D images, virtual and augmented reality. In the practical part, it analyzes the current proces of creating 3D models and evaluates the current usecases of CGI for communication with a target customer in chosen company. Among all this part also includes suggestions for improving and extending the analyzed processes and individual CGI implementations. The aim of the thesis is a analysis and intepretation of current state of CGI creation and utulization in marketing and to evaluate it on the basis of the results.
Key Words
3D model, CGI, rendering, communication, website
Poděkování
Tímto bych chtěl poděkovat Ing. Petru Weinlichovi, Ph.D. za odbornou pomoc a rady při tvorbě této diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Janě Zeithamlové a celému týmu VM/1 ze společnosti Škoda Auto a.s. za poskytnutí veškerých potřebných interních informací a odborné konzultace. Mimo jiné bych chtěl poděkovat celé mé rodině za podporu po dobu mého studia na Ekonomické fakultě Technické Univerzity v Liberci.
Děkuji!
Obsah
Seznam zkratek ... 10
Seznam tabulek ... 11
Seznam obrázků ... 12
Úvod ... 14
1 Zhodnocení současného stavu ... 16
2 Computer Generated Imagery ... 17
2.1 Definice a vymezení CGI ... 17
2.2 Historie ... 17
3 Stavba 3D modelu ... 20
3.1 3D Modely ... 20
3.2 Techniky modelování ... 21
4 Rendering ... 24
4.1 Real time rendering ... 25
4.1.1 Unity Engine ... 26
4.1.2 Unreal Engine ... 28
4.1.3 CryEngine ... 28
4.2 Offline rendering ... 29
4.3 Renderovací techniky ... 30
4.3.1 Ray tracing ... 30
4.3.2 Radiosity ... 31
4.3.3 Scanline ... 32
4.4 Renderovací farmy ... 33
5 Techniky k zobrazení CGI ... 35
5.1 3D techniky zobrazování – stereogramy ... 35
5.1.1 Anaglyfy ... 35
5.1.2 Aktivní stereoskopická projekce ... 36
5.1.3 Pasivní stereoskopická projekce ... 37
5.1.4 Autostereoskopické monitory ... 38
5.2 Virtuální realita ... 38
5.2.1 Stupně virtuální reality ... 39
5.2.2 Virtuální realita v současnosti a její existující řešení ... 39
5.3 Augmentovaná realita ... 42
5.3.1 Rozdělení na marker AR a merkerless AR ... 42
5.3.2 Oblasti využití AR ... 43
6 Společnost ŠKODA Auto ... 46
6.1 Základní údaje o podniku ŠKODA AUTO ...46
6.2 Organizační struktura ...48
6.3 VM/1 Digital Ecosystem v rámci struktury ŠKODA AUTO a.s. ...50
7 Analýza procesu tvorby modelu ve ŠKODA AUTO a.s. ... 52
7.1.1 Zadání a zahájení projektu ... 52
7.1.2 Získávání potřebných informací ... 53
7.1.3 Předání dokumentace modelářům ... 54
7.1.4 Sestavování modelu ... 54
7.1.5 Optimalizace modelu ... 57
7.1.6 Kontrola kvality ... 58
8 Využití CGI ve ŠKODA AUTO a.s. ... 59
8.1 Car Configurator...59
8.1.1 Webový Car Configurator ... 59
8.1.2 Premium Car Configurator ... 60
8.1.3 Srovnání webových car konfigurátorů na českých stránkách automobilek ... 62
8.2 ŠKODA Render Service ...74
8.3 Webové stránky ...76
8.4 Prodejní literatura...80
8.5 Další případy užití ...83
8.5.1 Visualizér ... 83
8.5.2 VR ... 87
8.5.3 AR ... 88
9 Vlastní návrhy a doporučení na zlepšení současného stavu ... 91
9.1 Proces tvorby modelu ...91
9.2 Jednotlivé případy užití ...92
9.3 Nová technologie The Mill The Blackbird ...96
Závěr ... 98
Seznam použité literatury ... 101
Seznam zkratek
2D Dvourozměrný
3D Trojrozměrný
AR Augmented Reality
CAD Computer Aided Design
CC Car Configurator
CG Computer Graphics
CGI Computer Generated Imagery
CGS Constructive Solid Geometry
CNC Computer Numerical Control
CPU Central Processing Unit
GPS Global Positioning System
GPU graphic processing unit
HDR High Dynamic Range
NURBS Non-uniform rational B-spline
OS Operating System
SRS ŠKODA Render Service
SW Software
VR Virtual Reality
Seznam tabulek
Tabulka 1: Seznam oblastí organizační struktury ŠKODA AUTO a.s. ... 48 Tabulka 2: Srovnávací tabulka webových konfigurátorů ... 74
Seznam obrázků
Obrázek 1: Polygonální modelování lidské tváře ... 22
Obrázek 2: 3D model vyvořený pomocí techniky NURBS ... 23
Obrázek 3: Příklad tvorby modelu pomocí techniky Sculpt modelling:¨ ... 23
Obrázek 4: Příklad renderingu ... 24
Obrázek 5: Fotorealistický render od Marka Denka ... 25
Obrázek 6: Podporované platformy enginem Unity ... 27
Obrázek 7: Princip metody Ray Tracing ... 31
Obrázek 8: Příklad metody Radiosity ... 32
Obrázek 9: Render interiéru vytvořený pomocí metody Scanline ... 33
Obrázek 10: Ukázka anaglyfu s názvem "Dont look down" ... 36
Obrázek 11: Google Cardboard. ... 40
Obrázek 12: AR IKEA ... 44
Obrázek 13: Logo ŠKODA AUTO a.s... 46
Obrázek 14: Obvyklá struktura oddělení ve ŠKODA AUTO ... 50
Obrázek 15: Oddělení VM/1 v rámci organizační struktury ... 50
Obrázek 16:Ukázka tvorby animace ... 55
Obrázek 17: Ladění barvy v SW VRED ... 56
Obrázek 18: Ladění interiérového materiálu ... 57
Obrázek 19: Premium Car Configuraor ... 61
Obrázek 20: Prostředí Premium Car Configurator ... 61
Obrázek 21: ŠKODA Car Configurator ... 63
Obrázek 22: BMW Car Configurtor ... 65
Obrázek 23: Volkswagen Car Configurator ... 66
Obrázek 24: Mercedes Benz Car Corfigurator ... 68
Obrázek 25:Audi Car Configurator ... 69
Obrázek 26: Ford Car Configurator ... 71
Obrázek 27:Toyota Car Configurator ... 72
Obrázek 28: Přednastavené Beauty pohledy – model Rapid Spaceback ... 75
Obrázek 29: Přednastavené pohledy na interiér vozu ... 75
Obrázek 30: Přehled modelů na italských a českých stránkách ŠKODA AUTO ... 77
Obrázek 31:FABIA MOTNE CARLO ... 77
Obrázek 32: Family render ŠKODA SUPERB ... 78
Obrázek 33: Technický render s rozměry vozu ... 79
Obrázek 34:Technický render s grafikou adaptivního tempomatu ... 80
Obrázek 35: Tvorba technického renderu ... 80
Obrázek 36:Prodejní literatura ŠKODA AUTO ... 81
Obrázek 37:Proces tvorby 3D prostředí ... 82
Obrázek 38:Úvodní fotka brožury pro KOKDIAQ L&K ... 82
Obrázek 39: Obrázek z brožury BMW ... 83
Obrázek 40: Visualizér ... 84
Obrázek 41: Mapování 3D modelu do reálného prostředí ... 86
Obrázek 42: VISIONE E VR ... 88
Obrázek 43: ŠKODA AR App ... 89
Obrázek 44: Screenshot aplikace ŠKODA AR ... 90
Obrázek 45: Blackbird ... 96
Úvod
S pojmem CGI se lze v dnešní době setkat skoro v každém odvětví lidské činnosti. Jedná se o počítačem generovaný obraz, který existoval již v době analogového počítače. Hlavního rozmachu se však dočkal až s příchodem digitalizace. Důležitým impulzem byl v průběhu času také příchod herního průmyslu, který dopomohl k rychlejšímu vývoji digitálních technologií a jejich interaktivitě. Tato diplomová práce se zabývá využitím CGI v oblasti marketingu, především pak jeho využitím jako nástroje pro komunikaci se zákazníkem.
Hlavním cílem této diplomové práce je zanalyzovat a zhodnotit případy užití CGI pro podporu komunikace a prodeje ve společnosti ŠKODA AUTO a.s. Dílčími cíli této práce jsou analýza a zhodnocení tvorby 3D dat, ze kterých finální CGI vychází a návrh potenciálně nových případů užití CGI.
Diplomová práce je členěná na teoretickou a praktickou část. Teoretická část je zpracována na základě rešerše odborné literatury. V rámci analýzy využití CGI ve ŠKODA AUTO a.s.
jsou zkoumány jednotlivé případy užití jako je Car Configurátor, ŠKODA Render Service, webové stránky, prodejní literatura, realizace virtuální a augmentované reality.
Diplomová práce se skládá z devíti kapitol. První bude zaměřena na zhodnocení současného stavu a rešerši dostupné literatury související s tématem této práce. Dále se budeme zabývat obecně pojmem CGI, jeho definicí a historií. Kromě základní informací zde budou popsány procesy stavby 3D modelu, co vůbec 3D model je, jaké může mít podoby a jaké techniky se k 3D modelování používají. Poté přejdeme k samotnému generování obrazu, kde budou popsány aktuální renderovací technologie, jejich charakteristika a výhody. Zároveň vysvětlíme rozdíly mezi offline renderováním a renderováním v reálném čase. V závěru teoretické části se budeme věnovat zobrazovacím zařízením pro CGI včetně augmentované a virtuální reality. Budou zde popsány způsoby a technologie, jakými lze CGI promítnout divákovi.
V šesté kapitole bude představen podnik ŠKODA AUTO a.s., jeho historie a organizační struktura. Tato část zahrnuje i popis oddělení, které se zabývá přípravou CGI. Následně budou analyzovány procesy tvorby 3D modelu a využití CGI pro podporu komunikace a prodeje ve ŠKODA AUTO a.s. Analýza současného stavu bude obsahovat informace o tom,
s jakými technologiemi a 3D formáty se lze v rámci ŠKODA AUTO a.s. setkat a detailněji se bude věnovat jednotlivým případům užití CGI. V závěrečné části budou popsány vlastní návrhy a doporučení na zlepšení současného stavu. To zahrnuje jak návrhy na zlepšení procesu přípravy dat a stávajících případů užití CGI, tak návrhy na využití nových potenciálně použitelných technologií pro podporu komunikace a prodeje.
1 Zhodnocení současného stavu
V dnešní době se CGI využití v řadě odvětví pro tvorbu speciálních efektů ve filmových, tištěných a elektronických mediích. Obecně lze říci, že CGI je vizuálním komunikačním nástrojem, pomocí něhož je možné zobrazit myšlenky, návrhy, produkty nebo procesy, které je obtížné nebo nákladné realizovat jiným způsobem. Vzhledem k tomu, že CGI je rychle se rozvíjejícím nástrojem, existuje jen velmi málo české literatury, která by se zabývala tímto tématem. Většinu informací je tedy nutné hledat v zahraniční odborné literatuře.
O historii a vývoji CGI pojednává kniha „The CG Story: Computer Generated Animation and Special Effects“ od autora Christophera Finche. Kniha popisuje především zrod počítačové grafiky v oblasti filmového průmyslu, který byl hlavním impulze pro další vývoj CGI.
Dobrý úvod do počítačové grafiky poskytuje kniha s názvem „Informatika“ od autora J. G.
Brookshear. Kniha obsahuje celou řadu témat z oblasti informatiky. Jedním z nich je i počítačová grafika, kde se autor podrobněji věnuje 3D grafice, modelování a renderingu.
Detailní vysvětlení modelování 3D dat popisuje kniha „Digital modeling“, kterou napsal William Vaughan. Obsahem je celý proces 3D modelingu včetně následného renderingu a post produkce.
V databázi ProQuest lze nalézt články na téma virtuální i argumentované reality. Příkladem za VR je článek „Virtual Reality Market Global Trends, Opportunities and Forecasts To 2020 Discussed in New Research Report„ který byl publikován společností Normans Media Ltd a který pojednává o aktuálních technologiích využívaných k tvorbě a zobrazení VR.
Základní principy augmentované reality popisuje článek z databáze Proquest „Method for advanced imaging in augmented reality“ od autorů Hobgood, A. W. Hobgood, J. F.
Ebersole Jr a J. F. Ebersole.
Kniha „3D Displays“ od Ernsta Luedera pojednává o stavu vývoje v 3D zobrazovacích technologiích, připravených pro komerční využití i pro budoucí technologie. Detailněji se zabývá technologiemi stereoskopického a autostereoskopického zobrazení.
2 Computer Generated Imagery
Jako CGI se označuje vytváření statického nebo animovaného vizuálního obsahu pomocí počítače. Používá se především k realizaci takových obrazů a scén, které by bylo velice obtížné a nákladné vytvořit pomocí běžných prostředků. Prostřednictvím CGI může být vytvořen obraz pro mnoho účelů včetně vizuálního umění, reklamy, anatomického modelování, architektonického desigu, inženýrství, televizních pořadů, videoher, speciálních efektů pro film, ale i pro rozšířenou a virtuánlní realitu. (Byrne, 2013)
2.1 Definice a vymezení CGI
Pojem CGI je v anglickém jazyce používán již dlouho a může mít hned několik významů.
Nejčastěji se s touto zkratkou můžeme setkat ve spojení s protokolem Common Getway Interface, který je určen pro komunikaci mezi webovým serverem a aplikacemi generujícími dynamický obsah. Dále se používá jako označení pro Computer Graphic Interface nebo třeba Clinical Global Impression. Pro účely této práce je však důležitý pojem Computer Generated Imagery, neboli počítačem generované obraz. (Spraul, 2015)
V populární i odborné literatuře se často setkáme se zkratkou CG ve významu Computer Graphic, která předcházela dnešnímu ozančení CGI. Termín CG zavedl v roce 1960 grafický designer William Fetter, který je označován jako průkopník v oblasti počítačové grafiky.
Později byla zkratka rozšířena na CGI s významem Computer Generated Images. Označení však nezahrnovalo roli člověka, jakožto umělce zhmotňujícího své představy pomocí počítače. Správně zformulovaný význam zkratky CGI se ustálil a je použíán ve tvaru Computer Generated Imagery. Imagery v tomto případě již vystihuje obraz i jako umělcovu představu nebo imaginárno, ze kterého výsledné dílo vychází. (Byrne, 2013)
2.2 Historie
vývoj CGI. Prvním milníkem, kdy lze hovořit o využití počítačové animace ve filmu, byl rok 1973. V tomto roce vznikl scifi film Westworld, kde byla využita technologie CGI pro pixelizaci obrazu. Snímky, poskládané z viditelných čtverečků, představovaly vidění očima jednoho z robotů. V roce 1976 byl natočen film Futureworld, kde byly použity CGI animace rukou a obličejů robotů. Autory těchto animací jsou Fred Parke a Edwin Catmull, který je současným prezidentem Pixaru a Walt Disney Animation Studios. Následující roky přinesly spoustu celosvětově úspěšných filmů, které využívaly CGI technologii. Mezi tyto filmy lze zařadit například Hvězdné Války (1977), film Superman: The Movie (1978) nebo film Vetřelec z roku 1979. Přestože vytvořené animace nepůsobily fotorealisticky, použity byly ve velkém počtu filmů. (Dirks, 2018; Parent, 2009; Rickitt, 2007 Rodriguez, 2007)
V osmdesátých letech CGI zaznamenala hned několik velkých úspěchů. Mezi nejdůležitější milníky patří první CGI postava s prvním využitím stínování, vynález takzvaného Genesis efektu pro vytváření krajin, dále pak první použití CGI efektů vody a digitálních kompozit.
Velké inovace přinesly filmy jako Terminátor 2 nebo Jurský Parký, ve kterém můžeme vidět fotorealistické počítačové tvory. Titul prvního plně animovaného CGI filmu získal film studií Pixar a Walt Disney Toy Story z roku 1995. Devadesátá léta pak skončila trhákem The Matrix, který jako první využíval tzv. bullet time efekt. (Dirks, 2018; Pinteau, 2004, Rickitt, 2007)
Se sílícím filmovým průmyslem, začal zaznamenávat první úspěchy také herní průmysl, který s pátou generací herních konzolí představil široké veřejnosti první plnohodnotné herní 3D prostředí. S vydáním herních konzolí Playstation a Nintendo 64 získaly hry své první plně podporované 3D herní platformy. Hry jako Super Mario 64, Doom, Final Fantasy nebo Crash Bandicoot nastavily standard pro mnoho dalších počítačových her. (Pinteau, 2004, Rickitt, 2007)
S počátkem 21. století se možnosti CGI staly téměř nekonečnými a počítačem generovaná grafika byla stále častěji součástí autentických filmových záběrů. Filmy jako Pán prstenů:
Společenstvo prstenu, Matrix Reloaded a Polar Express jsou dobrými příkaldy tohoto vývoje. Do historie CGI neodmyslitelně také patří průlmový film Avatar z roku 2009, který je koncipován technikou nazývanou performance capture, která přeměnila herce na fotorealistické 3D postavy. (Pinteau, 2004, Rickitt, 2007)
Vývoj počítačů a počítačového softwaru pomohl rozšířit počítačově generované grafiky mezi širokou veřejnost a měl za následek, že se CGI stalo běžnější a cenově dostupnější.
V současné době už může CGI grafiku vytvářet v podstatě každý, kdo vlastní počítač a potřebný software. (Rodriguez, 2007)
3 Stavba 3D modelu
Finálnímu generování obrazu CGI předchází proces stavby 3D modelu. Tento proces se nazývá 3D modelování. Jde o vytváření matematické reprezentace jakéhokoliv povrchu daného objektu ve třech rozměrech přes specializovaný software. Výsledkem tohoto procesu je 3D model nebo celá 3D scéna složená ze souboru více 3D modelů. Tyto modely lze zobrazit jako dvourozměrný či trojrozměrný obraz. Obrazy se generují pomocí procesu 3D rendering, kterému se věnuje kapitola č. 3. 3D model lze dále využít pro počítačové simulace fyzických jevů, nebo jako vstup pro 3D tiskárnu, která model fyzicky vytvoří. (Vaughan, 2012; Oršulák, 2012)
Modely mohou být vytvořeny jak manuálně tak automaticky. Manuální modelovací proces přípravy geometrických dat pro 3D počítačovou grafiku lze přirovnat k umělecké tvorbě, jako je například sochařství. (Oršulák, 2012; Brookshear, 2013)
3.1 3D Modely
Trojrozměrné modely představují „fyzické tělo“ složené ze soustavy bodů ve 3D prostoru, propojených různými geometrickými entitami, jako jsou trojúhelníky, linie, zakřivené plochy apod. Jde o sbírku dat, kterou lze vytvořit ručně, algoritmicky (procedurální modelování) nebo pomocí skenování. Povrch 3D modelu může být dále definován mapováním textur. (Vaughan, 2012; Brookshear, 2013)
Využití lze nalézt kdekoliv v počítačové 3D grafice nebo v systémech CAD. CAD je zkratkou computer-aided design, česky počítačem podporované projektování. Jedná se o IT oblast, která zahrnuje širokou činnost navrhování. Dnes se s 3D modely lze setkat v nejrůznějších oblastech. Lékařský průmysl používá podrobné modely orgánů, které mohou být vytvořeny z několika 2D obrazů pořízených pomocí MRI nebo CT scanu. Ve filmovém průmyslu se používají 3D modely různých postav a objektů. Používají se jak v animovaných tak i živých filmech. 3D model lze označit jako prostředek pro počítačové a video hry.
Vědecký sektor je používá jako velmi podrobné modely chemických sloučenin.
V architektuře je pak možné pomocí 3D modelů demonstrovat navrhované stavby a krajiny namísto tradičních fyzických architektonických modelů. Inženýrská komunita je používá
jako návrhy nových přístrojů, vozidel a konstrukcí. 3D modely mohou být také základem pro fyzický výstup ze zařízení, jako jsou 3D tiskárny nebo CNC stroje. Téměř všechny 3D modely lze rozdělit do následujících dvou kategorií. (Vaughan, 2012)
Solid (pevný) - Tyto modely definují objem objektu, který reprezentují. Solid modely se většinou používají pro inženýrské a lékařské simulace a obvykle jsou konstruovány pomocí CGS (constructive solid geometry). Tyto modely jsou realistické, ale je obtížnější je vytvořit.
(Vaughan, 2012)
Shell / boundary (skořápka) - tyto modely reprezentují povrch objektu, například jeho hranice. Téměř všechny vizuální modely používané v hrách a filmech jsou shell modely.
(Vaughan, 2012)
Pomocí obou typů modelů lze vytvářet funkčně identické objekty. Rozdíly mezi nimi jsou většinou ve způsobu, jakým jsou vytvářeny a editovány, nebo v jakých oblastech jsou využívány. (Vaughan, 2012; Oršulák, 2012)
3.2 Techniky modelování
Existují tři základní techniky modelování, Polygonal modeling, Curve modelling a Sculpt modelling. (Chopine, 2011)
Polygonal modelling - body v trojrozměrném prostoru, nebo také vrcholy, jsou spojeny úsečkami a vytvářejí polygonovou síť. Velká většina 3D modelů je dnes postavena jako polygonální model s texturou, a to především z důvodů flexibility modelu a možnosti rychlého vykreslení. Nicméně polygony jsou rovinné a mohou pouze obkreslovat zakřivené plochy s použitím mnoha polygonů. Na obrázku č.1 lze vidět příklad polygonálního modelování lidské tváře. (Chopine, 2011)
Obrázek 1: Polygonální modelování lidské tváře
Zdroj: Wikimedia. P. Face. Dostupné z: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Polygon_face.jpg
Curve modelling – modelování v křivkách je další typ modelování, který se opírá o křivky pro generování geometrie povrchu. Modelování v křivkách může být parametrické (založené na geometrických funkčních vztazích) nebo volné, kdy se spoléhá na NURBS (Non-uniform rational B-spline). Povrchy jsou definovány křivkami, které jsou ovlivňovány „váženými“
kontrolními body. Zvýšením „váhy“ pro určitý bod se křivka vytáhne blíže k tomuto bodu.
Tato metoda nabízí velkou flexibilitu a přesnost při manipulaci jak s analytickými tak s volnými tvary. Obrázek č. 2 ukazuje principy modelování techniky NURBS. (Chopine, 2011)
Obrázek 2: 3D model vyvořený pomocí techniky NURBS
Zdroj: Wikipedia. NURBS model. Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Non- uniform_rational_B-spline
Sculpt modeling – používá se také název digital sculpting, který lze přeložit jako digitální sochařství. Geometrie reprezentující 3D model se může u této techniky lišit. Ve většině případů je to gemetrie založená na síti polygonů, které lze v prostoru zatlačit nebo vytáhnout.
Podobá se to tedy reálnému sochařství například z jílu, viz ukázka na obrázku č. 3.
(Vaughan, 2012)
4 Rendering
Rendering lze přeložit jako vykreslování nebo ztvárnění. Je to proces generování fotorealistického nebo nerealistického obrazu z jednoho 2D nebo 3D modelu, či souboru několika modelů, zvaného jako 3D scéna. Při renderingu dochází ke vzniku 2D obrazu či animace na základě informací o objektech, světlech a celé scéně. Při renderování je možné nastavovat mnoho parametrů, které ovlivní finální obraz. Mezi základní parametry patří zorný úhel, rozlišení konečného obrazu, stupeň anti-aliasingu atd. Některé z programů umožňují generovat také 3D obrazy. Renderování složitějších scén může být časově náročné.
Čas renderování pak závisí na použité metodě, softwaru a hardwaru. Obrázek č. 4 představuje ukázku, jak může vypadat vstupní 3D model a výsledný render. Na obrázku č.
5 níže pak můžeme vidět ukázku fotorealistického renderu. (Rodriguez, 2007; Žára, 2008)
Obrázek 4: Příklad renderingu
Zdroj: Dyso. Rendering. Dostupné z: https://www.dyso.cz/slovnik/rendering/
Existují dva základní typy renderingu, real time rendering a offline rendering. Offline rendering je označovaný také jako pre-rendering. Havní rozdíl mezi těmito typy renderingu spočívá v rychlosti, s jakou jsou finální obrazy vypočítávány a dokončovány. Dále lze rendering rozdělit podle tří základních technik, podle kterých k vykreslení dochází. Jedná se o metody raytracing, radiosity a scanline. Každá z těchto technik se liší hlavně svým přistupem k zpracování světla. (Rodriguez, 2007; Žára, 2008)
Obrázek 5: Fotorealistický render od Marka Denka
Zdroj: Marek Denko. PF 2017. Dostupné z: http://marekdenko.net/
4.1 Real time rendering
Renderování v reálném čase je technika, která se používá především v interaktivní grafice, v počítačových hrách, v simulacích a návrhářských programech. Vzhledem k tomu, že interakce uživatelů je v takových prostředích vysoká, je nutné vytvářet snímky v rychlém sledu za sebou a v reálném čase. Frekvenci obměny obrazů měříme v fps (frames per second – počet snímků za vteřinu). Aby pohyb vypadal plynulý, musí být na obrazovku vykresleno cca 25 snímků za sekundu, při této frekvenci lidské oko vnímá výstup jako plynulou sekvenci a nezaznamenává jednotlivé snímky. Jako ideální frekvence se uvádí 30-60 snímků za sekundu. Při nižší frekvenci by mohlo dojít k tomu, že by výstup působil trhaně. (Möller, 2008; Gregory, 2014)
Vykreslování v reálném čase je podstatně vylepšeno vyhrazeným grafickým hardwarem
znovupoužitelnou část hry. Díky ní vznikají nejen hry, ale i animované filmy, prezentace a aplikace ze všech oblastí. Jako standard lze dnes označit tři nejpoužívanější enginy, kterými jsou Unity, Unreal engine a CryEngine (Möller, 2008; Gregory, 2014)
4.1.1 Unity Engine
Velice populárním enginem je Unity, jehož první verze 1.0 byla vydána v roce 2005.
Původně se jednalo o engine pouze pro Mac OS, ale od roku 2009 začal podporovat i další platformy. Tento engine vytvořila společnost Unity Technologies a od roku 2017 je dostupný ve verzi 5.6. (Menard, 2011; Unity, 2018)
Jde o nástroj, který podporuje vývoj 2D a 3D her a zároveň vývoj aplikací pro virtuální a augmentovanou realitu. Hlavní předností enginu je jeho portovatelnost na jednotlivé mobilní formáty, díky tomu je Unity v součastnosti nejpoužívanějším nástrojem pro vývoj mobilních aplikací a her. Přehled všech podporovaných platforem můžete vidět níže na obrázku č. 6.
Součástí enginu je také editor, který slouží k tvorbě jednotlivých scén vyvíjené aplikace či hry. Přímo v editoru si pak vývojář může aplikaci spustit a otestovat. Během spuštění lze za běhu měnit různé parametry a sledovat, jak se změny projevují. Programovacími jazyky tohoto enginu jsou JavaScript, C# a Boo, což také přispívá k oblíbenosti tohoto enginu u vývojářu. Přestože se Unity snaží cílit na jednoduchost a začínající vývojáře, jedná se o profesionální engine, který využívají i velké firmy vyvíjející aplikace a hry. Unity má také velkou komunitu vývojářů a velice dobře zpracovanou dokumentaci s návody a tutoriály, která je dostupná online. (Menard, 2011; Unity, 2018)
Obrázek 6: Podporované platformy enginem Unity Zdroj: Unity. Platforms. Dostupné z:https://unity3d.com/
Engine je dostupný ve čtyřech různých licenčních verzích. Zakládní licence Personal je určená pro nekomerční využití, oproti placeným licencím má drobná omezení ale je zcela zdarma. Dalšími druhy licencí jsou Plus za 35$ měsíčně, Pro za 125$ měsíčně a Enterprise, který je určen pro střední a velká studia a cena za tuto licenci se odvíjí od individuální poptávky. Zdrojový kód tohoto enginu je dostupný pouze pro verze Pro a Enterprise, ale je nutné zaplatit další poplatek, který Unity na svých stránkách neuvádí. (Menard, 2011; Unity, 2018)
Hlavními výhodami tedy jsou vyvážení jednoduchosti a obsáhlosti, mnoho cílových platforem, možnost scriptování ve více jazycích, dále pak oficiální tržiště s různými materiály, obrovská komunita lidí a materiály s tutoriály pro začátečníky i pokročilé. Mezi nevýhody patří zpoplatněné vyšší verze a zpoplatěný zdrojový kód, obzvláště v době, kdy je mnoho jiných nástrojů open source. V kritice toho enginu zaznívají například také argumenty, že je zde použita velmi zastaralá verze jazyka C# nebo že konkurenční nástroje Unreal Engine a CryEngine dokáží vyprodukovat lepší grafiku. (Unity, 2018)
4.1.2 Unreal Engine
Dalším populárním enginem je Unreal, který vyvíjí společnost Epic Games. Je dostupný již od roku 1998 a jeho nejnovější a aktuální verzí je Unreal Engine 4.19, která vyšla v březnu 2018. (Unreal Engine, 2018)
Tento engine je prezentován jako sada vývojových nástrojů pro každého, kdo pracuje s real- time technologí. Najde uplatnění při vývoji podnikových aplikací, filmů, her pro všechny platformy, VR a AR. Ve čtvrté verzi enginu byly představeny nové funkce a nástroje, které podporují rychlý a interaktivní přístup k vývoji. Vývojář v reálném čase může sledovat výsledky svojí práce. Mezi nové funce čtvrté verze patří také podpora rozšířených renderovacích funkcí např. full-scene HDR reflections, dynamické světelné scény a fyzikálně založené stínování. Programovací jazyk tohoto enginu se s poslední verzí změnil z UnrealScript na klasický C++. Od roku 2015 je Unreal Engine 4 dostupný zdarma a podporuje platformy Windows PC, Mac OS x, iOS, Android, Linux, PS4 a Xbox One.
Poplatek za užívání tohoto enginu je ve formě procent z výnosů daného projektu ale pouze v takovém případě, kdy výnosy překročí určitou částku. Další výhodou pro vývojáře je možnost vytvořit aplikaci pomocí programovacího jazyka Blueprint, který má svoje grafické rozhraní a lze v něm programovat bez psaní kódu. Tento engine má také velkou komunitu lidí a tutoriály pro začátečníky i pokročilé. (Unreal Engine, 2018; Sweeney, 2015)
Mezi hlavní výhody patří bezplatná dostupnost egnigu, existence oficiálního tržiště s různými materiály a dobrá pověst nástrojů, díky kterým lze dosáhnout velmi pěkné grafiky.
Nevýhodou je omezení na jeden programovací jazyk, méně tutoriálů pro programátory nebo fakt, že při vytvoření úspěšné aplikace musí vývojář odvádět 5% z tržeb. (Unreal Engine, 2018; Gossage, 2015)
4.1.3 CryEngine
CryEngine lze označit za zcela rovnocennou alternativu k Unreal Engine. Jde o produkt společnosti Crytek, kteou založili tři bratři v roce 1999. Tento engine byl vyvinut mezi roky 2001 a 2004 společně s první hrou společnosti Crytek, hrou Far Cry. První vydání enginu vyšlo v roce 2002. Aktuálně je dostupný ve verzi 5.4, vydané v září roku 2017. (CryEngine, 2018)
Stejně jako u předchozích dvou enginů jde o nástroj pro vývoj 3D her a aplikací. CryEngine podporuje platformy Oculus Rift, Windows PC, Linux PC, Xbox One a Playstation 4. Hry vytvořené pomocí tohoto nástroje jsou považovány za jedny z graficky nejlepších. Např. hra Crysis, která vyšla v roce 2007 je do dnes uznávána hráči i kritiky za vysokou grafickou úroveň a její inovativní gameplay. Podporovanými skriptovacími jazyky jsou C++, LUA a C#. CryEngine je open source, je tedy dostupný zcela zdarma a uživatel za něj může zaplatit, kolik sám uzná za vhodné. Neexistuje zde ani povinnost platit procenta z výnosu úspěšného projektu, jako je tomu u Unreal Engine. (CryEngine, 2018)
Jednou z hlavních výhod tohoto enginu je grafický výstup na špičkové úrovni. Další výhodou je dostupnost zdarma a stejně jako ostatní má vlastní tržiště s různými materiály.
Naopak jeho nevýhodou je absence podpory mobilních platforem a menší uživatelská přívětivost. (CryEngine, 2018, Plecháček, 2016)
4.2 Offline rendering
Klasický výpočet offline rendering, označovaný také jako pre-rendering je proces, kde jsou jednotlivé snímky vykreslovány podle předem nastavených parametrů. S výstupem pak uživatel již nemůže interagovat. Offline rendering se používá především pro tvorbu animovaných filmů, digitálních efektů, reklam, grafických vizualizací a cutscén v moderních hrách. Obecně lze říci, že tento druh renderingu je používán k vykreslování složitějších scén a v případech, kdy uživatel klade důraz na realitstický výstup. Při offline renderingu se vždy pracuje nejdříve se zjednodušeným zobrazením 3D scény a až poté se nechává renderovat v plné kvalittě na základě nastavených parametrů. S tímto druhem renderingu se můžete setkat v programech jako je 3DS Max, Blender, Maya a dalších běžných 3D softwarech. Samotný rendering je v tomto případě typicky prováděn pomocí vícejádrových procesorů (CPU), v současné době ale programy stále častěji podporují i kombinaci s (GPU), což rendering urychluje. (Slick, 2018; Klekner, 2016)
4.3 Renderovací techniky
Existují tři hlavní výpočetní techniky, které se používají k většině případů renderování.
Každá z těchto technik má svoje výhody i nevýhody a liší se od sebe hlavně svým přístupem k práci se světlem, respektive se světelnými paprsky. (Slick, 2018; Klekner, 2016)
4.3.1 Ray tracing
První technikou je Ray tracing (lze přeložit jako sledování paprsků). Výsledný obraz se vypočítává sledováním jednoho nebo více paprsků světla z kamery, skrz níž scénu sledujeme. Pro zmíněné paprsky se nastavují parametry, jako například kolikrát se mají ve scéně odrazit, od kterých typů materiálů se mají odrážet, případně jimi procházet a zároveň jakou barvu od nich mají přejímat. Jedná se o pohledově závislou metodu, což znamená, že nepracuje s nekonečným množstvím odražených paprsků světla v celé digitální 3D scéně.
Pracuje pouze s paprsky, které je nutné brát v potaz pro daný kamerový úhel, z něhož scénu sledujeme. Ray tracing je vhodný pro renderování vizuálních děl, která mají vypadat dobře.
Považuje se za zásadní metodu, používanou při vytváření realistických scén. Nevýhodou je nutnost nového výpočtu při změně kamery a větší nároky na výpočetní výkon. (Slick, 2018;
Klekner, 2016)
Princip metody Ray tracing, kdy algoritmus vytváří obraz tím, že rozšiřuje paprsky do scény je znázroněn ná následujícím obrázku č. 7.
Obrázek 7: Princip metody Ray Tracing
Zdroj: Condinghorror. Ray Tracing. Dostupné z: https://blog.codinghorror.com/real-time-raytracing/
4.3.2 Radiosity
Při používání techniky zvané radiosity se světlo ve scéně šíří nezávisle na kameře. Díky tomu není nutné při změně kamery provádět výpočet znovu. Radiosita se zaměřuje spíš na konkrétní povrchy všech 3D objektů ve scéně než na jednotlivé pixely výsledného renderu.
Pomocí této metody lze dosáhnout takových výstupů, které jsou v podstatě nerozeznatelné od reality. Využívá se pro film, architekturální vizualizace atd. Díky zmíněným vlastnostem je radiozita primárním prvkem předních renderovacích metod real time renderingu.
Realističnosti šíření světla a barevných odrazů je dosaženo pomocí měkkých stínů a tzv.
Color Bleeding. To je viditelný efekt, ve kterém jsou objekty nebo povrhcy zbarveny
Na obrázku č. 8 lze vidět příklad využití metody Radiosity. Vlevo na obrázku je případ, kdy je reflektor zaměřený na roh místnosti. Světlo zasáhne horní část krabice a několik stěn.
Jelikož pro tento obrázek nebyla použita metoda Radiosity, světlo se dál nešíří. Vpravo vidíme, co se stane, když zmíněnou metodu použijeme - světlo se odráží od stěn a krabice a nyní se rozsvítí i povrchy, které nebyly v přímém směru reflektoru. (Slick, 2018; Klekner, 2016)
Obrázek 8: Příklad metody Radiosity
Zdroj: Darhmoj. Radiosity. Dostupné z: https://darthmojo.wordpress.com/2008/12/26/radiosity- renders/
4.3.3 Scanline
Poslední technikou je scanline rendering, která se používá především tam, kde je nezbytná rychlost renderingu a neklade se důraz na povrchy a jednotlivé pixely výsledného obrazu.
Renderování pomocí techniky scanline je postaveno na polygonové bázi a využívá speciálních postupů jako je například zapékání textur a nasvícení. Nejčastěji se používá právě pro real time rendering a dnes lze pomocí této techniky vytvořit realistické scény renderované rychlostí 60 snímků za sekundu nebo i vyšší. (Slick, 2018; Klekner, 2016)
Obrázek č. 9 představuje ukázku renderu vytvořeného pomocí metody Scanline.
Obrázek 9: Render interiéru vytvořený pomocí metody Scanline
Zdroj: Denisyakovlev. Interior. Dostupné z: https://denisyakovlev.deviantart.com/
4.4 Renderovací farmy
Renderovací farma je vysoce výkonný počítačový systém, nař. počítačový cluster, vytvořený pro generování CGI. Jedná se tedy o vzájemně propojené počítače určené výhradně pro účely renderingu, kde hlavní počítač předává úkoly dalším počítačům. Každý počítač v tomto systému se nazýva node (uzel). Výpočty, které se provádějí na renderovací farmě, lze nazvat paralelními výpočty, protože každý node může dostat specifický úkol a výpočty se pak řeší současně. Úkolem hlavního počítače je tedy distribuce jednotlivých úkolů, k čemuž používá speciální render management software nebo queue manager. Úloha přiřazená každému uzlu
stav sítě. Jakmile uzel vykreslení dokončí, okamžitě by mu měl být přidělen jiný úkol.
(Klekner, 2016)
Díky nárustu vysokorychlostního přístupu k internetu vznikla vedle renderovacích farem
„on-site“ (na místě) i dalš možnost opírající se technologii cloud computing. V tomto případě jsou uživateli účtovány pouze náklady za čas použitý k renderování. Tyto služby eliminují potřebu zákazníka stavět a udržovat vlastní renderovací farmu. Dalším fenoménem je collaborative rendering, v němž se uživatelé připojují k síti animátorů, kteří zasahují do samotného renderingu a přispývají k dosažení přesně poažadované kvality výstupu. Tento způsob renderingu má však technologická a bezpečnostní omezení. (Klekner, 2016)
5 Techniky k zobrazení CGI
CGI může být pouhým statickým obrázekem ale také dynamickou animaci případně plně interaktivním prostředím. Tato kapitola se věnuje zobrazovacím zařízením pro CGI.
Popisuje technologie pro prostorové 3D zobrazení, augmentovanou a virtuální realitu.
5.1 3D techniky zobrazování – stereogramy
Pojem stereoskopie má dva různé významy, prvním je prostorové vidění a druhým pak technologie, pomocí které lze dojem prostorového vidění vyvolat. Všechny tyto technologie stereoskopického zobrazování lze označit jako stereogramy. (Brennesholtz, 2008; Polášek, 2009)
Metoda stereoskopické projekce je postavená na principu překrývání stejných obrazů, které jsou od sebe posunuty o určitý úhel. Každému oku se pak nabízí jenom ten obraz, který je mu určen. Aby bylo dosaženo co nejlepšího prostorového vjemu, musí být záznamy pro pravé i levé oko odděleny. Záznam pro každé oko se také odděleně pořizuje. 3D filmy jsou nátačeny dvěma kamerami, které scénu snímají z různých úhlů, nebo pomocí zrcadel, která jsou od sebe v určité vzdáelnosti. Konkrétní 3D techniky jsou popsány níže. (Brennesholtz, 2008; Polášek, 2009; Saxby, 2010)
5.1.1 Anaglyfy
Jedná se o jednu z metod, pomocí které lze vytvořit stereoskopický obraz. Výsledný obraz obsahuje dva dílčí obrazy v komplementárních barvách, které se překrývají. Jde o barvy, při jejichž složení dostaneme černou. Kombinací barev, které jsou vzájemně doplňkové, je mnoho, ale ne všechny jsou vhodné. V současné době se nejvíce používá červená v kombinaci s azurovou, ale v minulosti byly nejpoužívanějšími kombinacemi červená
Anaglyg je sice nejméně kvalitní, ale zároveň nejjednodušší a nejméně nákladnou metodou 3D zobrazení. Lze jí použít na všech zobrazovacích zařízeních, na všech typech monitorů, projektorů, ale i při tisku. Díky tomu se jedná o nejlépe dostupnou a velice rozšířenou techniku. Velkou nevýhodou je pak ztráta barevnosti pozorovaných předmětů. Z principu totiž nelze zobrazit všechny barvy. Pro svojí jednoduchost a malé náklady jde o velmi oblíbené reklamní zpestření například na různých propagačních akcích. Ukázku anaglyfu můžete vidět na obrázku č. 10. (Křížecký, 2009; Gali-3D, 2008)
Obrázek 10: Ukázka anaglyfu s názvem "Dont look down"
Zdroj: Mvramsey. Dont look down. Dostupné z: https://mvramsey.deviantart.com/art/Don-t-Look- Down-3-D-conversion-351198163
5.1.2 Aktivní stereoskopická projekce
Při aktivní steroskopické projekci se obraz promítá s dvojnásobnou frekvencí 120 Hz, kdy se střídavě promítají obrazy pro pravé a levé oko. To znamená, že za jednu vteřinu se promítne 60 snímků každému oku. Ke sledování 3D obrazu touto technologií musí být použity elektronické brýle, které pracují ve stejné frekvenci jako projektor a synchronizovaně se zdrojem vysílání střídavě zatmívají levé nebo pravé oko. Brýle se u této technologie aktivně podílí na vytváření vnímaného trojrozměrného vjemu. Každé oko tedy
dostává jemu určený obraz a z této dvojice snímků pak mozek skládá 3D scénu. S metodou aktivní stereoskopické projekce se můžeme setkat například v kinech IMAX SOLIDO, nebo u dostupných 3D projektorů, telivozorů i monitorů. Aktivní 3D brýlé mají skla vyplněná kapalnými krystaly a obsahuji polarizační filtry. Při daném signálu se pak krystaly natočí do směru elektrického pole a změní v brýlích polarizaci, tak aby každé oko sledovalo jemu určený obsah. Elektronické brýle jsou spojená se zdrojem vysílání buď na dálku pomocí infračerveného paprsku, nebo na přímo kabelem. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
Výhodou této metody je velice kvalitní plnobarevné trojrozměrné zobrazení a možnost použití obyčejné projekčního plátna či monitoru. To ale neplatí pro standardní LCD monitory, které většinou nemají dostatečnou obnovovací frekvenci a nejsou tak schopné zobrazit plynulý záznam. Nevýhodou je nutnost nabíjení aktivních brýlí a jejich nákladná údržba. Kvůli komplikovanější technologii brýlí také není tato metoda vhodná pro velký počet diváků a projekce vyžaduje speciální 3D projektor. Pro zmíněné vlastnosti má tato technologie uplatnění především pro sledování domácích televizorů a hraní her. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
5.1.3 Pasivní stereoskopická projekce
K pasivní steroskopické projekci je zapotřebí speciálních brýlí, dvou projektorů a speciální promítací plochy. Obrazy jsou promítány dvěma projektory, přičemž před každým z nich je speciální polarizační filtr, který propouští světlo v dané rovině, v horizontální nebo ve vertikální. Obraz se promítá na specifikcou projekční plochu se speciálním povrchem, který uchová polarizaci dopadajícího světla. Od speciálního plátna se pak odráží zdánlivě spojený obraz směrem k divákovi. Očnice speciálních brýlí obsahují také polarizační filtry, v jedné očnici je orientovaný horizontálně a v druhé veritkálně. Díky těmto brýlím se obrazy oddělí tak, že do každého oka dopadne pouze příslušný obraz. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
Výhodou této metody je kvalitní obraz ve vysokém rozlišení v plné snímkové frekvenci, kdy
synchronizovanými projektory na speciální projekční plátno. Kvůli tomu také není možné pro pasivní projekci použít monitor. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
5.1.4 Autostereoskopické monitory
Další metodou jsou monitory s technologií autostereoskopie. Jedná se o displeje, pomocí kterých lze zobrazovat 3D obraz bez použití brýlí. Hlavní prvek zde hraje speciální fólie, která je umístěna na displeji a která láme obraz do lichých a sudých pixelových sloupců.
Stejně jako u předchozích metod každé oko dostává oddělený obraz a mozek z těchto obrazů následně skládá 3D scénu. Značnou nevýhodou je, že je divák nucen sedět v určitém směru, ve kterém je možné sledovat 3D obraz. Existují však aktivní stereoskopické monitory, které pomocí kamery dokáží sledovat pohyb uživatele a upravují speciální fólii tak, aby i při pohledu z jiných úhlů nedocházelo k porušení 3D obrazu. Další variantou jsou displeje, které dokáží lámat vysílaný obraz až do devíti směrů. Takový monitor může současně sledovat větší množství diváků a dokonce mohou scénu i obcházet, což z této technologie dělá zajímavou variantu například pro reklamní účely. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
Největší výhodou této metody je absence brýlí a obraz bez ztráty barev. Nevýhodou je pak to, že technologie není vhodná pro větší počty pozorovatelů. Autostereoskopické monitory jsou navíc velice drahé. (Gali-3D, 2008; Fernando, 2013)
5.2 Virtuální realita
Termín virtuální realita začal být používán od roku 1984, kdy ho zvedl Jaron Lanier. Ten je také označován jako otec zařízení, které pomáhá uživatelům vstoupit do kyberprostoru. Jde o zařízení head-mounted display a datový oblek. Tělem se uživatel nachází v světě reálném, přirozeném, ale vědomím je ve světě nereálném neboli virtuálním. VR technologie se používá k popisu trojrozměrného, počítačem vytvořeného prostředí, které může člověk prozkoumat a ovlivnit. Tato osoba se stává součástí tohoto virtuálního světa a je ponořena do jeho prostředí, ve kterém je schopna manipulovat s předměty nebo provádět řadu dalších akcí. (Aukstakalnis, 1994; Virtual Reality, 2017)
5.2.1 Stupně virtuální reality
Virtuální realitu dělíme na tři základní druhy. Na pasivní, aktivní a interaktivní.
Pasivní
Aplikace pasivní virutální reality fungují na stejném principu jako film. Prostředí typické pro tento druh VR může uživatel vidět, slyšet a určitým způsobem i cítit, nemá ale možnost ho jakýmkoliv způsobem ovlinit. Díky měnícímu se prostředí lze však nabýt dojmu pohybu.
Typickým příkladem jsou stereoskopické filmy s 3D brýlemi promítané ve specializovaném panoramatickém kině. (Virtual Reality, 2017)
Aktivní
Prostředí aplikací aktivní virtuální relaity může uživatel libovolně zkoumat. Lze se v něm pohybovat, rozhlížet se v něm do všech stran a slyšet zde odpovídající zvuky. Neleze však prostředí jakkoliv modifikovat a zasahovat do něj, nebo v něm přemisťovat předměty.
Metoda aktivní virtuální reality se používá například pro léčení různých fobií či duševních poruch. Dále může sloužit k virtuálním prohlídkám a vizualizacím. (Virtual Reality, 2017, Čermák, 1997)
Interaktivní
Nejdokonalejší a zároveň technicky nejnáročnější jsou aplikace plně interaktivní virtuální reality. Prostředí těchto aplikací lze nejen zkoumat, ale také do něho zasahovat a modifikovat ho. Virtuální předměty zde lze brát do ruky, přemisťovat je a pracovat s nimi. Jako vrcholné aplikace této kategorie můžeme označit cvičné virtuální operace, které si může lékař opakovaně zkoušet. (Virtual Reality, 2017; Žára, 2008)
5.2.2 Virtuální realita v současnosti a její existující řešení
hloubkové senzory jsou dnes již standardem mobilních zařízení. Vyvíjí se také zobrazovací displeje, keré mají čím dál více pixelů vtěsnaných na jeden palec plochy. To vede k jemnějšímu zobrazení, které je pro virtuální realitu velice důležité. Obrazovka v brýlích pro VR je totiž vzdálená jen několik centimetrů od očí a hustotu zobrazených bodů lze snadno pozorovat. Na trhu je v současnosti několik řešení virtuální reality od různých společností. (Virtual Reality, 2017)
Google Cardboard
Jedním z nejjednodušších a nejlevnějších nástrojů pro virtuální realitu je Google Cardboard, se kterým přišla společnost Google v roce 2014. Jedná se o kartonové brýle, do kterých se vloží mobilní zařízení. Zařízení musí mít proximity senzor a gyroskop, díky kterým si lze prohlížet VR. Schéma pro výrobu těchto brýlí je volně dostupné na internetu a lze si je tedy vyrobit i doma. Brýle mají kromě kartonové konstrukce dvě přibližovací čočky a mohou obsahovat i magnet nebo tlačítko. Pomocí tohoto tlačítka se uživatel dotkne displeje a vyvolá tím nějakou akci, nejčastěji pohyb vpřed. Google Cardbord můžete vidět na obrázku č. 11.
(Android, 2017)
Obrázek 11: Google Cardboard.
Zdroj: Graphisoftus. Google Cardboard. Dostupné z: https://blog.graphisoftus.com/bimx/our- clients-need-to-see-our-designs-in-vr
Google Daydream
Na stejném principu jako Google Cardboard funguje také Google Daydream. Navíc je zde přímá podpora zabudovaná v systému Android od verze 7.1 Nougat. Cílem tohoto zřízení není představit virtuální realitu široké veřejnosti, a jelikož má tento headset větší nároky, podporuje menší množství mobilních zařízení. Hlavní výhodou tohoto zařízení je malý ovladač, který umožňuje uživateli interakci s virtuální realitou. (Android, 2017)
HTC Vive
Dalším zařízením pro virtuální realitu je systém HTC Vive, který je dostupný od dubna roku 2016 a je vyvíjen společností HTC a Valve. Součástí sady jsou brýle s displejem, který má rozlišení 2160 x 1200 pixelů, dále pak dvojice infračervených snímačů a dva speciální ovladače. Aplikace a hry je nutné spouštět přes počítač, který přenáší obraz do brýlí.
Nevýhodou jsou vysoké nároky na výpočetní výkon počítače a stím spojené náklady na pořízení. Výsledkem je však velice intenzivní zážitek z virtuální reality. (Pultzner, 2017)
Oculus Rift
Oculus Rift je přímou konkurencí pro výše zmíněné HTC Vive. Jde o systém pro virtuální realitu, který začínal jako kickstarter projekt a který následně odkoupila společnost Facebook za zhruba dvě miliardy dolarů. Tento headset se vyvíjí od roku 2014 a v prodeji je od jara roku 2016. Součástí brýlí jsou integrované reproduktory. V porovnání s HTC Vive nabízí Oculus Rift o něco lepší výslednou kvalitu obrazu díky kvalitnějším čočkám pro 3D obraz. Součástí systému jsou také dva ovladače a infračervené snímače pohybu, které ale nejsou tak spolehlivé a přesné jako je tomu u HTC Vive. Pro oba tyto systémy je potřeba mít výkonný počítač, který zvládne vykreslování náročných aplikací a her. (Pultzner, 2017)
Sony PlayStation VR
zobrazovací plochu brýlí. Chybí zde však zabudované reproduktory, možnost pohybu hráče po místnosti a speciální ovladače, tudíž zážitek není tak kvalitní. (Pultzner, 2017)
5.3 Augmentovaná realita
Rozšířená nebo také někdy upravená realita je označení pro technologii, která spojuje skutečnou realitu s realitou virtuální. Do skutečného prostředí v reálném čase vykresluje digitální prvky a vytváří tak upravený obraz. Tento obraz lze pozorovat skrze monitor, brýle nebo nejčasěji přes mobilní zařízení. Pomocí této technologie lze zobrazit prvky nejrůznějšího charakteru, 3D objekty, obrázky, animace, texty, informace o sledovaném předmětu atd. Využítí AR najdeme v oborech jako je např. archeologie, architektura, astronomie, reklama, nakupování, vzdělání, herní průmysl nebo umění. Dobrým příkladem je průvodce města, kdy skrze mobilní zařízení může uživatel vidět informace o budovách, na které zařízením míří. (Craig, 2013; Madden, 2011)
5.3.1 Rozdělení na marker AR a merkerless AR
AR lze rozdělit do dvou základních skupin podle toho, jakou technologii využívá pro orientaci v prostoru. Orientace neboli trackování může fungovat na principu snadno počítačově rozpoznatelných značek, které nazýváme markery, nebo na principu GPS souřadnic. (Craig, 2013)
Marker AR
Aplikace využívající tuto technologi lze označit jako marker-based aplikace. Virtuální objetky jsou v tomto případě zobrazeny na místě označeném markerem. Pod pojmem marker si lze představit značku, obrázek nebo reálný bod, které uživatel snímá pomocí kamery svého mobilního zařízení. Software snímaný marker rozpozná a na jeho místo dosadí virtuální prvek, zpravidla 3D objekt. Objekt v tomto případě může být i interaktivní a lze ho tak pozorovat ze všech stran. Je možné také určovat vzdálenost od markeru a podle toho upravovat velikost zobrazovaného virtuálního objektu. (Craig, 2013; Kipper, 2012)
Nejčastějšími markery jsou tištěné černobílé a jasně označené značky, které jsou lehce generovatelné a především snado rozpoznatelné pro zařízení. Předchůdci těchto markerů jsou čárové kódy a QR kódy. Dalším typem markerů jsou přirozené tištěné markery, což mohou být klasické obrázky, např. tištěná reklama. Posledním a nejsložitějším typem jsou reálné markery. Takový marker se zaměřuje na reálné fyzické objekty, které musí být v aplikaci předem definované referenčními body. Příkladem může být obličej, u kterého se definuje pozice očí, nosu a úst. (Craig, 2013; Kipper, 2012)
Markerless AR
V tomto případě jde o typ AR, který pro orientaci nevyužíá marekerů, ale geolokačních systémů. Pomocí GPS, gyroskopu a elektronického kompasu se určí přesná poloha zařízení a jeho orientace. Na základě těchto dat software přesně vyhodnotí, které prostředí zařízení v danou chvíli snímá a následně vloží příslušné virutální obejtky do reálného prostředí bez jakéhokoliv markeru. Tento typ AR se v poslední době velice rozšířil a to především díky aplikacím, které ho využívají. Jedná se o tzv. browsery. Jsou to mobilní aplikace pracující na základě vrstev. Tyto vrstvy může tvořit kdokoliv a uživatel si je jednoduše stáhe a pomocí browseru je zobrazí v reálném světě. Nejčastěji jsou tímto způsobem zobrazované různé body zájmu. (Craig, 2013; Kipper, 2012)
Mezi tři nejpoužívanější browsery s velkou základnou uživatelů patří Layar, Wikitude a Junaio. Layar Reality Browser byl spuštěn v roce 2008 a po pouhých dvou letech měl více než jeden milión uživatelů a více než dva tísíce vrstev vytvořených samotnými uživately.
Wikitude World Browser označuje svoje vrstvy jako světy. Ve srovnání s ostatními browsery má nejjednodušší tvorbu vrstev a zároveň nabízí možnost zobrazení několika vrstev najednou. Browser Junaio nazývá své vrstvy jako kanály a vznikl jako sociální síť pro sdílení 3D objektů, které lze zobrazovat v reálném prostředí. Uživatelé se zde registrují, mohou se stávat přáteli, sdílet své vrstvy apod. (Madden, 2011)
mohou setkat s AR v aplikacích určených pro zábavu, nebo obecně v marketingu a reklamě.
(Craig, 2013)
Obchod a marketing
Už ze své podstaty se reklama snaží využívat nových technologií, pomocí kterých se lze odlišit od konkurence a zaujmout tak potenciální zákazníky a zároveň vytvořit zapamatovatelnou kampaň. V reklamě se nejčastěji využívá marker AR, především pro zobrazení 3D modelu produku, který je zákazníkovi nabízen. Dále může zobrazovat video nebo doplňující informace o slevách a různých akcích, které se pojí s daným produktem či firmou. Markery bývají umístěny na inzertních plochách v letácích, katalozích, na billboardech nebo na baleních produktů. Jako příklad lze uvést tištěný katalog firmy IKEA, který obsahuje značky, místo kterých lze zobrazit 3D model daného nábytku ve skutečné velikosti. Zákazník má tak možnost vyzkoušet si, jak bude produkt vypadat přímo u něj doma. Ukázku AR firmy IKEA můžete vidět na obrázku č. 12. (Craig, 2013)
Obrázek 12: AR IKEA
Zdroj: Digiday. IKEA AR. Dostupné z: https://digiday.com/marketing/ikea-using-augmented- reality/
Další odvětví
AR najde uplatnění i v dalších odvětvích jako je například architektura, kde architekti mohou vizualizovat různé varianty řešení pro své zákazníky. Dále je to například astrologie, kde si lze pomocí aplikace Google Sky Map prohlížet souhvězdí na reálné obloze. Velký potenciál je také ve využívání AR v oblasti medicíny. Příkladem je zobrazování rentgenu přímo na těle pacienta nebo promítání jeho aktuálního stavu v průběhu operace. Své využití má AR také pro armádu a obecně pro oblast bezpečnosti. V rámci výcviku mohou vojáci pomocí AR bojovat v reálném prostředí proti virtuálním nepřátelům. Pro práci hasičů by mohl sloužit systém AR, který by zobrazil plán hořící budovy a vyznačil všechny východy, okna, pozice dalších hasičů atd. Posledním neodmyslitelným odvětvím je pak zábavní průmysl a hry. Jednoduchého využití AR si můžeme všimnout například u sportovního vysílání, když se například zobrazuje čas a pozice momentálního vítěze plaveckého závodu. Mezi nejznámější AR hry pro mobilní zařízení patří InvadAR, ve které uživatel sestřeluje virtuální vesmírné lodě létající kolem 3D modelu zeměkoule. (Craig, 2013; Madden, 2011; Lee, 2010;
Hobgood, 2006)
6 Společnost ŠKODA Auto
Vybraným podnikem pro analýzu využití CGI v oblasti marketingu je největší český výrobce automobilů ŠKODA AUTO a.s. (dále „Společnost“ nebo „ŠKODA AUTO“). Jedná se o jednu z nejstarších automobilek na světě. ŠKODA AUTO je dceřinou společností Volkswagen Group, což je jeden z největších světových automobilových koncernů. Do něho kromě jiných společností patří i tyto značky Volkswagen, Audi, Bentley, Bugatti, Porsche, Lamborghini, MAN, Scania nebo SEAT. Logo společnosti lze vidět na obrázku č. 13.
6.1 Základní údaje o podniku ŠKODA AUTO
Obchodní název společnosti ŠKODA AUTO a.s.
Sídlo Společnosti tř. Václava Klementa 869, Mladá Boleslav, 293 01 Datum založení společnosti 18. prosince 1895 pod názvem Laurin & Klement
Právní forma Akciová společnost
Klíčoví lidé Bernhard Maier, předseda představenstva
Frank Witter, předseda dozorčí rady
Základní kapitál 16,7 mld. Kč
Počet zaměstnanců více než 31 600
Obrázek 13: Logo ŠKODA AUTO a.s.
Zdroj: ŠKODA AUTO. Interní materiály
Předmětem podnikání ŠKODA AUTO je především vývoj, výroba a prodej automobilů, komponentů, originálních dílů a příslušenství značky ŠKODA a poskytování servisních služeb. Společnost vlastní jako odštěpený závod Střední odborné učiliště strojírenské.
Kromě sídla, které se nachází v Mladé Boleslavi, má společnost další dva výrobní závody v Kvasinách a ve Vrchlabí. Vozy značky ŠKODA se vyrábějí také v Číně, Rusku, Indii, na Slovensku, Ukrajině a v Alžírsku.
Jediným akcionářem a zároveň vlastníkem společnosti ŠKODA AUTO a.s. je společnost Volkswagen Finance Luxemburg S.A. se sídlem v Lucembursku.
ŠKODA AUTO historicky navazuje na společnost Laurin & Klement, kterou v roce 1895 založili Václav Laurin (mechanik) a Václav Klement (prodejce knih). Prvním podnikatelským záměrem bylo navrhování a prodej jízdních kol. Od roku 1899 začali vyrábět také motocykly. Následně přišly první experimenty s fenoménem tehdejší doby, kterým byl vůz. První vůz značky Laurin & Klement byl Voiturette A, který slavil obrovský úspěch a stal se klasikou v české motoristické historii. V roce 1925 se společnost stala součástí strojírenského gigantu Akciová společnost (dříve Škodovy závody v Plzni). V době druhé světové války podnik včetně své mateřské firmy spadal pod německý gigant Reichswerke AG für Erzbergbau und Eisenhütten „Hermann Göring“. Po válce, kdy proběhla totální reorganizace a zestátnění průmyslu, se společnost znovu osamostatnila a nově nesla název Automobilové závody, národní podnik. Značka Škoda se v té době používala pouze pro výrobky. Od roku 1990 se používal název Automobilový koncern ŠKODA a.s. Po privatizaci koncernem Volkswagen Group v roce 1991 se název změnil na ŠKODA, automobilová a.s. Současný název se používá od roku 1977.
Dlouhodobě je ŠKODA AUTO největší českou firmou podle tržeb a zároveň největším českým exportérem. Společnost je také jedním z největších českých zaměstnavatelů.
V soutěži Českých 100 nejlepších získala ŠKODA AUTO čtrnáctkrát ocenění česká firma roku. Prestižní magazín Top Gear vyhlásil v roce 2009 vůz Škoda Superb jako Luxury Car
6.2 Organizační struktura
Společnost ŠKODA AUTO se dělí do sedmi hlavních pilířů, kde každý z nich je reprezentován písmenem, které je hlavním determinantem v celopodnikové struktuře.
Každá oblast je reprezentována jedním z členů představenstva, viz tabulka č. 1.
Tabulka 1: Seznam oblastí organizační struktury ŠKODA AUTO a.s.
Oblast Název Člen představenstva
G Předseda představenstva Bernhard Maier
F Finance a IT Dipl.-Kfm. Klaus-Dieter Schürmann
V Prodej a marketing Alain Favey
P Výroba a logistika Dipl.-Ing. Michael Oeljeklaus
E Technický vývoj Dipl.-Ing. Christian Strube
S Řízení lidských zdrojů Ing. Bohdan Wojnar
B Nákup Dipl-Wirt.-Ing. Dieter Seemann
Zdroj: Vlastní zpracování
G – Oblast předsedy představenstva
Určování strategie značky s ohledem na konkurenční situaci na trhu, řízení kvality, snižování nákladů. Dále útvar zajišťuje komunikaci s médii, mediální podporu aktivit společnosti, sponzoring, atd.
F - Oblast ekonomie
Oblast ekonomie je zodpovědná za široké spektrum funkcí ve firmě. Poskytuje efektivní finanční management společnosti, přičemž zde k zajištění dlouhodobé hospodářské stability ŠKODA ruku v ruce spolupracují s řízením podniku (Controlling), vedení účetních knih
(Účtárna) a správa finančních prostředků (Treasury). Oblast ekonomie dále zajišťuje provoz a další rozvoj informačních systémů, trvalou optimalizaci procesů a struktury (Informační systémy a organizace). V neposlední řadě je oblast ekonomie zodpovědná za správu právních záležitostí společnosti (Právní záležitosti).
V - Prodej a marketing
Oblast prodeje a marketingu je zodpovědná za prodej nových a ojetých vozů, originálních dílů a příslušenství a zajištění poprodejního servisu vozů na všech svých odbytových trzích, včetně stanovení konkurenceschopné pozice jednotlivých modelových řad pro tyto země.
Mezi cílové hodnoty oblasti patří vedle plnění stanovených prodejních cílů rovněž zvyšování image značky na stávajících trzích, úspěšné etablování značky na nové trhy, rozvoj prodejní a servisní sítě, komunikace značky a kontinuální zvyšování zákaznické spokojenosti podle filozofie Human Touch.
P - Výroba a logistika
Oblast výroby má na starosti vše, co souvisí se samotnou výrobou vozů, včetně logistických procesů.
E - Technický vývoj
Technický vývoj se zabývá koordinací vývoje designu celého vozu, vývoje karoserie, interiéru, podvozku a agregátů, elektriky a elektroniky. V neposlední řadě se také zabývá řízením vývojových procesů vztahujících se k projektu a stanovením termínové a finanční realizace vývojových projektů.
S - Řízení lidských zdrojů
Oblast Řízení lidských zdrojů je strategickým partnerem pro dosahování cílů společnosti. S cílem „Získat, rozvíjet a udržet motivované zaměstnance“.
