Imagini generate de computer - Computer-generated imagery

Expoziție de artă digitală creată de computer, creație morfogenetică, de Andy Lomas la Watermans Arts Center , vestul Londrei , în 2016.

Imaginile generate de computer ( CGI ) este aplicația grafică pe computer pentru a crea sau a contribui la imagini în artă , mass-media tipărită, jocuri video , simulatoare , animație pe computer și VFX în filme, programe de televiziune , scurtmetraje, reclame și videoclipuri. Imaginile pot fi dinamice sau statice și pot fi bidimensionale (2D) , deși termenul „CGI” este cel mai frecvent utilizat pentru a se referi la grafica computerizată 3-D utilizată pentru crearea de personaje, scene și efecte speciale în filme și televiziune , care este descris ca „animație CGI”.

Primul lungmetraj care a folosit CGI a fost filmul din 1973 Westworld . Alte filme timpurii care au încorporat CGI includ Star Wars (1977), Tron (1982), The Last Starfighter (1984), Young Sherlock Holmes (1985) și Flight of the Navigator (1986). Primul videoclip muzical care a folosit CGI a fost premiatul „ Money for Nothing ” (1985), premiat de Dire Straits , al cărui succes a fost esențial în conferirea procesului de expunere generală.

Evoluția CGI a dus la apariția cinematografiei virtuale în anii 1990, unde viziunea camerei simulate nu este constrânsă de legile fizicii. Disponibilitatea software-ului CGI și viteza crescută a computerului au permis artiștilor individuali și companiilor mici să producă filme, jocuri și artă de calitate profesională de pe computerele lor de acasă.

Termenul de lume virtuală se referă la medii interactive bazate pe agenți, care sunt acum create cu CGI.

Imagini statice și peisaje

Nu numai imaginile animate fac parte din imaginile generate de computer; peisajele cu aspect natural (cum ar fi peisajele fractale ) sunt, de asemenea, generate prin intermediul algoritmilor de calculator . O modalitate simplă de a genera suprafețe fractale este utilizarea unei extensii a metodei rețelei triunghiulare , bazându-se pe construcția unui caz special al unei curbe de Rham , de exemplu, 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 poate fi realizată nu numai prin adăugarea de zgomot pe măsură ce se creează noi noduri, ci prin adăugarea de zgomot suplimentar la mai multe niveluri ale rețelei. Astfel, o hartă topografică cu diferite niveluri de înălțime poate fi creată folosind algoritmi fractali relativ simpli. Unele fractale tipice, ușor de programat utilizate în CGI sunt fractalul plasmatic și fractalul de defect mai dramatic .

Multe tehnici specifice au fost cercetate și dezvoltate pentru a produce efecte generate de computer foarte concentrate - de exemplu, utilizarea unor modele specifice pentru a reprezenta intemperiile chimice ale pietrelor pentru a modela eroziunea și a produce un „aspect îmbătrânit” pentru o anumită suprafață pe bază de piatră.

Scene arhitecturale

O imagine generată de computer cu o casă la apus, realizată în Blender .

Arhitecții moderni folosesc servicii de la firme 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 desenele tradiționale. Animația arhitecturală (care oferă filme animate de clădiri, 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 și clădirile din jur. Prelucrarea spațiilor arhitecturale fără utilizarea instrumentelor de hârtie și creion 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 efectueze „parcurgeri” într-o manieră interactivă, oferind astfel „medii interactive” atât la nivel urban, cât și la nivelul clădirii. Aplicațiile specifice în arhitectură includ nu numai specificațiile structurilor clădirilor (cum ar fi pereții și ferestrele) și pasajele, ci efectele luminii și modul în care lumina soarelui va afecta un design specific în diferite momente ale zilei.

Instrumentele de modelare arhitecturală au devenit acum din ce în ce mai bazate pe internet. Cu toate acestea, calitatea sistemelor bazate pe internet rămâne în continuare în urmă cu cea a sistemelor sofisticate de modelare internă.

În unele aplicații, imaginile generate de computer sunt folosite pentru „ingineria inversă” a clădirilor istorice. De exemplu, o reconstrucție generată de computer a mănăstirii de la Georgenthal din Germania a fost derivată din ruinele mănăstirii, dar oferă privitorului un „aspect și simț” al aspectului clădirii în zilele sale.

Modele anatomice

O CT angiografia pulmonara imagine generata de un computer dintr - o colecție de radiografii .

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 computerizate corecte din punct de vedere anatomic. Modelele anatomice generate de computer pot fi utilizate atât în ​​scopuri de instruire, cât și în scop operațional. Până în prezent, un corp mare de artiști au produs imagini medicale în continuare folosite de studenții la medicină, cum ar fi imagini de Frank H. Netter , de exemplu imagini cardiace . Cu toate acestea, o serie de modele anatomice online devin disponibile.

O radiografie pentru un 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 felie, producând „imagine generată de computer”. Aplicațiile care implică imagistica prin rezonanță magnetică reunesc, 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 construite în „chirurgie asistată de computer”. De exemplu, în înlocuirea totală a genunchiului , construcția unui model detaliat specific pacientului poate fi utilizată pentru a planifica cu atenție intervenția chirurgicală. Aceste modele tridimensionale sunt extrase de obicei din mai multe scanări CT ale părților adecvate ale anatomiei proprii a pacientului. Astfel de modele pot fi utilizate și pentru planificarea implantărilor de valve aortice , una dintre procedurile obișnuite pentru tratarea bolilor de inimă . Având în vedere că forma, diametrul și poziția orificiilor coronariene pot varia foarte mult de la pacient la pacient, extracția (de la scanarea CT ) a unui model care seamănă foarte mult cu anatomia valvei unui pacient poate fi extrem de benefică în planificarea procedurii.

Imagini de pânză și piele

Blana umedă generată de computer.

Modelele de pânză se împart în general în trei grupe:

  • Structura geometricomecanică la trecerea firelor
  • Mecanica foilor elastice continue
  • Caracteristicile macroscopice geometrice ale pânzei.

Până în prezent, realizarea îmbrăcămintei unui personaj digital se pliază automat într-un mod natural rămâne o provocare pentru mulți animatori.

În plus față de utilizarea lor în film, publicitate și alte moduri de afișare publică, imaginile de îmbrăcăminte generate de computer sunt acum utilizate în mod obișnuit de firmele de top în domeniul designului de modă.

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

  • Realismul fotografic asemănător pielii reale la nivel static
  • Realismul fizic în asemănarea mișcărilor sale
  • Funcționează realismul în asemănarea răspunsului său la acțiuni.

Cele mai bune caracteristici vizibile, cum ar fi ridurile fine și porii pielii, au dimensiunea de aproximativ 100 µm sau 0,1 milimetri . Pielea poate fi modelată ca o funcție de textură bidirecțională bidimensională (BTF) sau o colecție de funcție de distribuție bidirecțională de împrăștiere (BSDF) pe suprafețele țintei.

Simulare și vizualizare interactivă

Vizualizarea interactivă este redarea datelor care pot varia dinamic și care permit utilizatorului să vizualizeze datele din mai multe perspective. Zonele aplicațiilor pot varia semnificativ, variind de la vizualizarea tiparelor de flux în dinamica fluidelor la aplicații specifice de proiectare asistată de computer . Datele redate pot corespunde unor scene vizuale specifice care se schimbă pe măsură ce utilizatorul interacționează cu sistemul - de exemplu, simulatoarele, cum ar fi simulatoarele de zbor , utilizează pe larg tehnicile CGI pentru reprezentarea lumii.

La nivel abstract, un proces de vizualizare interactivă implică o „conductă de date” în care datele brute sunt gestionate și filtrate într-o formă care le face adecvate pentru redare. Acest lucru se numește adesea „date de vizualizare” . Datele de vizualizare sunt apoi mapate la o „reprezentare de vizualizare” care poate fi alimentată către un sistem de redare. Aceasta se numește de obicei o „reprezentare redabilă” . Această reprezentare este apoi redată ca o imagine afișabilă. Pe măsură ce utilizatorul interacționează cu sistemul (de exemplu, utilizând comenzile joystick-ului pentru a-și schimba poziția în lumea virtuală) datele brute sunt alimentate prin conductă pentru a crea o nouă imagine redată, făcând deseori eficiența de calcul în timp real o considerație cheie în astfel de aplicații .

Animatie pe calculator

Filmele Machinima sunt, prin natura lor, filme CGI

În timp ce imaginile generate de computer ale peisajelor pot fi statice, animația pe computer se aplică doar imaginilor dinamice care seamănă cu un film. Cu toate acestea, în general, termenul animație computerizată se referă la imagini dinamice care nu permit interacțiunea utilizatorului, iar termenul lume virtuală este utilizat pentru mediile 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 fizic, cum ar fi construirea de miniaturi pentru fotografii cu efecte sau angajarea de extra pentru scene de mulțime și pentru că permite crearea de imagini care nu ar fi fezabile folosind nicio altă tehnologie. De asemenea, poate permite unui singur grafician să producă un astfel de conținut fără a folosi actori, piese de scenă 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 care este similară cu imaginea anterioară, dar avansată ușor în domeniul timpului (de obicei la o rată de 24 sau 30 de cadre / secundă) . Această tehnică este identică cu modul în care iluzia mișcării este realizată cu televiziunea și filmele .

Lumi virtuale

Un submarin galben în Second Life .
Bile 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 de astăzi a devenit în mare parte sinonim cu mediile virtuale 3D interactive, în care utilizatorii iau forma avatarurilor vizibile pentru alții grafic. Aceste avatare sunt de obicei descrise 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 prejudiciabil. Sunt folosite pentru a ajuta judecătorii sau juriul să vizualizeze mai bine succesiunea evenimentelor, dovezilor sau ipotezelor. Cu toate acestea, un studiu din 1997 a arătat că oamenii sunt fizicieni intuitivi săraci și ușor de influențați de imaginile generate de computer. Astfel, este important ca jurații și alți factori de decizie juridică să fie conștienți de faptul că astfel de exponate sunt doar o reprezentare a unei potențiale secvențe de evenimente.

Captarea mișcării

Imaginile generate de computer sunt adesea utilizate împreună cu captura de mișcare pentru a acoperi mai bine defecțiunile care vin cu CGI și animație. Imaginile generate de computer sunt limitate în aplicația sa practică prin cât de realist poate arăta. Imaginile nerealiste sau gestionate prost pe computer pot duce la efectul Uncanny Valley . Acest efect se referă la capacitatea umană de a recunoaște lucruri care seamănă în mod straniu cu oamenii, dar sunt ușor dezactivați. O astfel de abilitate este o defecțiune a imaginilor normale generate de computer, care, datorită anatomiei complexe a corpului uman, deseori nu reușesc să o reproducă perfect. Aici intră în joc captura de mișcare. Artiștii pot folosi o platformă de captare a mișcării pentru a obține imagini ale unui om care efectuează o acțiune și apoi să o reproducă perfect cu imagini generate de computer, astfel încât să arate normal.

Lipsa modelelor digitale corecte din punct de vedere anatomic contribuie la necesitatea captării mișcării, deoarece este utilizată cu imagini generate de computer. Deoarece imaginile generate de computer reflectă doar exteriorul sau pielea obiectului redat, nu reușește să capteze interacțiunile infinit de mici dintre grupurile musculare interconectate utilizate în controlul motor fin, cum ar fi vorbirea. Mișcarea constantă a feței pe măsură ce scoate sunete cu buzele și mișcarea limbii în formă, împreună cu expresiile faciale care merg împreună cu vorbirea sunt greu de reprodus manual. Captura de mișcare poate prinde mișcarea subiacentă a mușchilor feței și poate reproduce mai bine vizualul care merge împreună cu sunetul, cum ar fi Thanos de Josh Brolin.

Vezi si

Referințe

Citații

Surse

  • Begault, Durand R. (1994). Sunet 3D pentru realitate virtuală și multimedia . AP Professional. ISBN 978-0-1208-4735-8.
  • Biocca, Frank; Levy, Mark R. (1995). Comunicarea în era realității virtuale . Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-8058-1549-8.
  • Peitgen, Heinz-Otto; Jürgens, Hartmut; Saupe, Dietmar (2004). Haos și fractale: noi frontiere ale științei . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-20229-7.
  • Sondermann, Horst (2008). Light Shadow Space: redare arhitecturală cu Cinema 4D . Viena: Springer. ISBN 978-3-211-48761-7.

linkuri externe