Imagini generate de computer

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O imagine generată de computer îi permite să fie vizualizată din mai multe vizualizări, păstrând în același timp aceeași origine digitală
O imagine realizată cu software-ul Blender

Imaginile generate de computer (un termen împrumutat din „ engleză care literalmente tradus în italiană înseamnă„ imagini generate de computer ”), mai bine cunoscut prin acronimul CGI, este o aplicație în domeniul graficii pe computer sau, mai precis, în domeniul grafică computerizată 3D pentru redarea efectelor speciale digitale în filme , televiziune , reclame , jocuri video de simulare și toate aplicațiile grafice vizuale.

Descriere

Vectorizarea unei imagini este procesul care permite manipularea imaginii bidimensionale digitalizate în orice fel de vedere tridimensională . Ca parte a animației , la sfârșitul anilor optzeci, acest proces a adus o adevărată revoluție în realizarea desenelor animate , în principal datorită faptului că animația nu ar mai trebui să aibă loc prin montarea pe filmul diferitelor cadre, ci venind deja din imagini digitale, ar putea fi manipulat direct pe computer .

Imagini statice și peisaje

Nu numai că imaginile animate fac parte din imaginile generate de computer; Peisajele cu aspect natural (cum ar fi peisajele fractale) sunt, de asemenea, generate folosind algoritmi de calculator. O modalitate ușoară de a genera suprafețe fractale este utilizarea unei extensii a metodei plaselor triunghiulare, bazându-se pe construcția unui caz special al unei curbe de Rham, cum ar fi deplasarea punctului mediu. De exemplu, algoritmul poate începe cu un triunghi mare, apoi mări recursiv împărțindu-l în patru triunghiuri Sierpinski mai mici, apoi interpola înălțimea fiecărui punct de la vecinii săi cei mai apropiați. Crearea unei suprafețe browniene se poate realiza nu numai prin adăugarea de zgomot atunci când sunt create noduri noi, ci prin adăugarea de zgomot suplimentar la mai multe straturi ale mesh-ului. Astfel, o hartă topografică cu diferite niveluri de înălțime poate fi creată utilizând algoritmi fractali relativ simpli. Unele fractale tipice și ușor de programat utilizate în CGI au fractala plasmatică și linia de defect cea mai dramatică a fractalului.

Multe tehnici specifice au fost cercetate și dezvoltate pentru a produce efecte generate de computer foarte concentrate; de exemplu, utilizarea modelelor adecvate pentru a reprezenta alterarea chimică a rocilor pentru a modela eroziunea și a produce un „aspect îmbătrânit” până la o dată în zona de bază a pietrei [1] .

Scene arhitecturale

Arhitecții moderni folosesc serviciile companiilor de grafică pe computer pentru a crea modele tridimensionale atât pentru clienți, cât și pentru constructori. Aceste modele generate de computer pot fi mai precise decât modelele tradiționale. Animația arhitecturală (care oferă imagini animate ale clădirilor, mai degrabă decât imagini interactive) poate fi, de asemenea, utilizată pentru a vedea posibila relație pe care o clădire o va avea în raport cu mediul înconjurător și clădiri. Redarea spațiilor arhitecturale fără utilizarea instrumentelor precum creionul și hârtia este acum o practică larg acceptată, cu o serie de sisteme de proiectare arhitecturală asistate de computer.

Instrumentele de modelare arhitecturală permit unui arhitect să vizualizeze un spațiu și să ruleze „parcurgerea” într-un mod interactiv, oferind astfel „mediu interactiv” la nivel urban și la nivelul clădirii [2] . Aplicațiile specifice în arhitectură includ nu numai structuri specifice clădirilor (cum ar fi pereții și ferestrele) și pasarele, ci și efectele luminii și modul în care lumina soarelui va afecta un proiect specific în diferite momente ale zilei [3] .

Instrumentele de modelare arhitecturală au devenit acum din ce în ce mai bazate pe internet. Cu toate acestea, calitatea sistemelor bazate pe internet este încă mai mică decât cea a sistemelor sofisticate de modelare internă [4] .

În unele aplicații, imaginile generate de computer sunt utilizate pentru a „decoda” clădirile istorice. De exemplu, o reconstrucție generată de computer a mănăstirii Georgenthal din Germania a fost derivată din ruinele mănăstirii, dar oferă privitorului un „aspect și aspect” al modului în care ar fi fost clădirea pe vremea sa [5] .

Modele anatomice

O angiogramă pulmonară a imaginii CT a generat de computer dintr-un set de raze X.

O angiogramă pulmonară a imaginii CT a generat de computer dintr-un set de raze X.
O angiogramă pulmonară a imaginii CT a generat de computer dintr-un set de raze X.

Modelele generate de computer utilizate în animația scheletului nu sunt întotdeauna corecte din punct de vedere anatomic. Cu toate acestea, organizații precum Institutul de Calcul și Imagistică Științifică au dezvoltat modele de computer anatomic corecte. Modelele anatomice generate de computer pot fi utilizate atât în ​​scopuri educaționale, cât și în scopuri operaționale. Până în prezent, un număr mare de imagini medicale produse de artiști continuă să fie utilizate de studenții la medicină, cum ar fi imaginea Frank H. Netter , cum ar fi imagistica cardiacă. Cu toate acestea, numeroase modele anatomice devin disponibile online.

O radiografie a unui singur pacient nu este o imagine generată de computer, chiar dacă este digitalizată. Cu toate acestea, în aplicațiile care implică scanări CT, un model tridimensional este produs automat din mai multe raze X cu o singură secțiune, producând „imagini generate de computer”. Aplicațiile care implică RMN combină, de asemenea, o serie de „instantanee” (în acest caz prin impulsuri magnetice) pentru a produce o imagine internă compozită.

În aplicațiile medicale moderne, modelele specifice pacienților sunt încorporate în „chirurgie asistată de computer”. De exemplu, în protezele totale de genunchi, construcția unui model detaliat specific pentru pacient poate fi utilizată pentru a planifica cu atenție intervenția [6] . Aceste modele tridimensionale sunt extrase de obicei din mai multe scanări CT ale părților adecvate ale anatomiei pacientului. Astfel de modele pot fi utilizate și pentru planificarea implantării valvei aortice, una dintre procedurile obișnuite pentru tratarea bolilor de inimă. Deoarece forma, diametrul și locația deschiderilor coronariene pot varia foarte mult de la pacient la pacient, extragerea (de la scanarea CT) a unui model care seamănă foarte mult cu anatomia valvei unui pacient poate fi foarte utilă în planificarea procedurii. [7] .

Imagini de țesături și piele

Blana umedă generată de computer.
Blana umedă generată de computer.

Modelele de țesături se împart în general în trei grupe:

  • Structura geometric-mecanică la intersecția firului
  • Mecanica foilor elastice continue
  • Caracteristicile geometrice ale țesutului macroscopic [8] .

Până în prezent, a îndoi automat în mod natural hainele unui personaj digital rămâne o provocare pentru mulți animatori [9] .

Pe lângă utilizarea lor în filme, publicitate și alte mijloace de afișare publică, imaginile vestimentare generate de computer sunt acum utilizate în mod obișnuit de cele mai bune companii de design de modă [10] .

Provocarea în redarea imaginilor pielii umane implică trei niveluri de realism:

  • Fotografie de realism care arată ca o piele reală static
  • Realismul fizic nell'assomigliare mișcările sale
  • Realismul funcțional seamănă în răspunsul său la acțiuni [11] .

Caracteristicile vizibile mai fine, cum ar fi ridurile fine și porii pielii, au o dimensiune de aproximativ 100 µm sau 0,1 mm. Pielea poate fi modelată ca o funcție de textură bidirecțională bidimensională (BTF) sau o colecție de funcție de distribuție bidirecțională de difuzie (BSDF) pe suprafețele țintă.

Simulare și vizualizare interactivă

Vizualizarea interactivă este redarea datelor care pot varia dinamic și care permit utilizatorului să vizualizeze datele din mai multe perspective. Domeniile de aplicare pot varia semnificativ, prin vizualizarea unor modele specifice de curgere în aplicații de proiectare asistată de computer dinamică a fluidelor [12] . Datele redate pot corespunde unor scene vizuale specifice care se schimbă pe măsură ce utilizatorul interacționează cu sistemul - de ex. Simulatoarele, cum ar fi simulatoarele de zbor, utilizează pe larg tehnicile CGI pentru a reprezenta lumea [13] .

La nivel abstract, un proces de vizualizare interactivă implică o „conductă de date” în care datele brute sunt tratate și filtrate într-o formă care o face adecvată pentru redare. Aceasta se numește adesea „afișează date”. Datele afișate sunt apoi mapate într-o „reprezentare a afișajului” care poate fi trimisă unui sistem de redare. Aceasta se numește de obicei reprezentare „redabilă”. Această reprezentare este apoi redată ca o imagine vizibilă. [13] Când utilizatorul interacționează cu sistemul (de exemplu, utilizând comenzile joystick-ului pentru a-și schimba poziția în lumea virtuală), datele brute sunt trimise prin conductă pentru a crea o nouă imagine redată, de multe ori făcând din „eficiența de calcul în timp real o considerație cheie în astfel de aplicații [13] [14] .

Animatie pe calculator

În timp ce imaginile peisajelor generate de computer pot fi statice, animația pe computer se aplică doar imaginilor dinamice care arată ca un film. Cu toate acestea, în general, termenul de animație pe computer se referă la imagini dinamice care nu permit interacțiunea utilizatorului, iar termenul de lume virtuală este folosit pentru medii interactive animate.

Animația pe computer este în esență un succesor digital al artei animației stop motion a modelelor 3D și a animației cadru cu cadru a ilustrațiilor 2D. Animațiile generate de computer sunt mai controlabile decât alte procese mai bazate pe fizică, cum ar fi crearea de miniaturi pentru fotografii cu efecte sau angajarea de figuranți pentru scene de mulțime și pentru că permite crearea de imagini care nu ar fi realizabile folosind alte tehnologii. Poate permite, de asemenea, unui singur grafician să producă un astfel de conținut fără a folosi actori, scene scumpe sau recuzită.

Pentru a crea iluzia de mișcare, o imagine este afișată pe ecranul computerului și înlocuită în mod repetat cu o nouă imagine similară cu imaginea anterioară, dar ușor avansată în domeniul timpului (de obicei la o viteză de 24 sau 30 de cadre pe secundă). Această tehnică este identică cu modul în care iluzia mișcării este realizată cu televiziunea și filmul.

Lumi virtuale

Sferele metalice
Sferele metalice

O lume virtuală este un mediu simulat, care permite utilizatorului să interacționeze cu personaje animate sau să interacționeze cu alți utilizatori prin utilizarea unor personaje animate cunoscute sub numele de avatare. Lumile virtuale sunt destinate utilizatorilor să locuiască și să interacționeze, iar termenul a devenit acum în mare parte sinonim cu mediile virtuale 3D interactive în care utilizatorii iau forma avatarurilor vizibile pentru alții grafic [15] . Aceste avatare sunt de obicei reprezentate ca reprezentări grafice textuale, bidimensionale sau tridimensionale, deși sunt posibile și alte forme (senzații auditive și tactile de exemplu). Unele lumi virtuale, dar nu toate, permit mai mulți utilizatori.

În sălile de judecată

Imaginile generate de computer au fost utilizate în sălile de judecată, în principal de la începutul anilor 2000. Cu toate acestea, unii experți au susținut că este prejudiciabilă. Acestea sunt folosite pentru a ajuta judecătorii sau juriul să vizualizeze mai bine succesiunea evenimentelor, dovezilor sau ipotezelor. [16] Cu toate acestea, un studiu din 1997 a arătat că oamenii au puțină intuitivitate fizică și sunt ușor de influențat de imagini generate de computer. [17] Prin urmare, este important ca judecătorii și alți decidenți legali să fie conștienți de faptul că aceste expoziții sunt pur și simplu o reprezentare a unei potențiale succesiuni de evenimente.

Captarea mișcării

Imaginile generate de computer sunt adesea folosite împreună cu captura de mișcare pentru a acoperi mai bine defectele rezultate din animație și CGI. Imaginile generate de computer sunt limitate în aplicația lor practică prin cât de realiste pot apărea. Imaginea generată de computer nerealistă sau administrată greșit poate provoca efectul Uncanny Valley . [18] Acest efect se referă la capacitatea umană de a recunoaște lucruri care sunt extrem de asemănătoare cu oamenii, dar acestea sunt ușor deplasate. Această abilitate este un defect al imaginilor normale generate de computer care, datorită anatomiei complexe a corpului uman, deseori nu reușesc să le reproducă perfect. Aici intervine captarea mișcării. Artiștii pot folosi o platformă de captare a mișcării pentru a înregistra imagini ale unui om care efectuează o acțiune și apoi să le reproducă fără probleme cu imagini generate de computer, astfel încât să pară normal.

Lipsa modelelor digitale corecte din punct de vedere anatomic contribuie la necesitatea captării mișcării, deoarece este utilizată cu imaginile generate de computer. Deoarece imaginile generate de computer reflectă doar exteriorul sau pielea obiectului care urmează a fi redat, nu reușesc să surprindă interacțiunile infinit de mici dintre grupurile musculare interconectate utilizate în controlul motor fin, cum ar fi vorbirea. Mișcarea constantă a feței în timp ce scoate sunete cu buzele conturate și mișcările limbii, împreună cu expresiile faciale care însoțesc vorbirea sunt greu de reprodus manual. [19] Captarea mișcării poate surprinde mișcarea de bază a mușchilor feței și poate reproduce cea mai bună imagine audio însoțitoare, ca Thanos de Josh Brolin .

Principalele studiouri de producție de animație CGI

Notă

  1. ^ Modelarea digitală a aspectului material de Julie Dorsey , Holly Rushmeier , François X. Sillion 2007 ISBN 0-12-221181-2 pagina 217
  2. ^ Medii interactive cu software open-source: ghiduri 3D de Wolfgang Höhl, Wolfgang Höhl 2008 ISBN 3-211-79169-8 pagini 24-29
  3. ^ Progrese în științe informatice și informaționale și inginerie de Tarek Sobh 2008 ISBN 1-4020-8740-3 pagini 136-139
  4. ^ Enciclopedia tehnologiei și rețelelor multimedia, volumul 1 de Margherita Pagani 2005 ISBN 1-59140-561-0 pagina 1027
  5. ^ Interac Storytelling: First International Conference International de Ulrike Spierling, Nicolas Szilas 2008 ISBN 3-540-89424-1 pagini 114-118
  6. ^ Artroplastia genunchiului total de Johan Bellemans, Michael D. Ries, Jan MK Victor 2005 ISBN 3-540-20242-0 pagini 241-245
  7. ^ I. Waechter și colab. Modele specifice pacientului pentru implantarea minimă de valvă aortică invazivă în calculul imaginilor medicale și intervenția asistată de computer - MICCAI 2010 editat de Tianzi Jiang, 2010 ISBN 3-642-15704-1 pagini 526-560
  8. ^ Modelarea și animarea pânzei de Donald House, David E. Breen 2000 ISBN 1-56881-090-3 pagina 20
  9. ^ Film și fotografie de Ian Graham în 2003 ISBN 0-237-52626-3 pagina 21
  10. ^ Proiectarea hainelor: cultura și organizarea industriei modei de Veronica Manlow 2007 ISBN 0-7658-0398-4 pagina 213
  11. ^ Manualul oamenilor virtuali Nadia de Magnenat-Thalmann și Daniel Thalmann, 2004 ISBN 0-470-02316-3 pagini 353-370
  12. ^ Optimizare matematică în grafică și viziune pe computer de Luiz Velho, Paulo Cezar Pinto Carvalho 2008 ISBN 0-12-715951-7 pagina 177
  13. ^ A b c Tehnici de vizualizare interactivă bazate pe GPU de Daniel Weiskopf 2006 ISBN 3-540-33262-6 pagini 1-8
  14. ^ Tendințe în vizualizarea interactivă de Elena van Zudilova-Seinstra, Tony Adriaansen, Robert Liere 2008 ISBN 1-84800-268-8 pagini 1-7
  15. ^ Cook, AD (2009). Un studiu de caz al manifestărilor și semnificației prezenței sociale într-un mediu virtual multi-utilizator. Teză MEd. disponibil online
  16. ^ Imaginile generate de computer influențează rezultatele încercărilor The Conversation, 31 octombrie 2013
  17. ^ SM Kassin, afișaj animat de computer și Juriul: Efecte facilitative și prejudiciabile (PDF), în Legea și comportamentul uman, vol. 40, nr. 3, 1997, pp. 269-281, DOI : 10.1023 / a: 1024838715221 .
  18. ^ Jussi Palomäki, Anton Kunnari, Marianna Drosinou, Mika Koverola, Noora Lehtonen, Juho Halonen, Marko Repo și Michael Laakasuo, Evaluarea replicabilității efectului neobișnuit al văii în Heliyon, vol. 4, nr. 11, 1 noiembrie 2018, pp. e00939, DOI : 10.1016 / j.heliyon.2018.e00939 , ISSN 2405-8440 ( WC · ACNP ), PMID 30519654 .
  19. ^ Catherine Pelachaud , Mark Steedman și Norman Badler, Probleme lingvistice în animație facială , în Centrul pentru modelare și simulare umană, 1 iunie 1991.

Elemente conexe

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer-generated_imagery&oldid=121035092 ”