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Un sombreador normal (izquierda) y un sombreador NPR usando cel-shading (derecha)

La representación no fotorrealista ( NPR ) es un área de los gráficos por computadora que se enfoca en permitir una amplia variedad de estilos expresivos para el arte digital, en contraste con los gráficos por computadora tradicionales , que se enfocan en el fotorrealismo . NPR se inspira en otros modos artísticos como la pintura , el dibujo , la ilustración técnica y los dibujos animados . NPR ha aparecido en películas y videojuegos en forma de animación cel-shaded (también conocida como sombreado " toon "), así como envisualización científica , ilustración arquitectónica y animación experimental .

Historia y crítica del término [ editar ]

Se cree que el término renderizado no fotorrealista fue acuñado por el comité de artículos de SIGGRAPH 1990, que celebró una sesión titulada "Renderizado no fotorrealista ". [1] [2]

El término ha recibido algunas críticas:

  • El término " fotorrealismo " tiene diferentes significados para los investigadores gráficos (ver " representación fotorrealista ") y los artistas. Para los artistas, que son los consumidores objetivo de las técnicas de NPR, se refiere a una escuela de pintura que se enfoca en reproducir el efecto de la lente de una cámara , con toda la distorsión e hiperreflejos [ definición necesaria ] que crea. Para los investigadores gráficos, sin embargo, se refiere a una imagen que es visualmente indistinguible de la realidad. De hecho, los investigadores gráficos agrupan los tipos de distorsiones visuales que utilizan los pintores fotorrealistas en "no fotorrealismo".
  • Describir algo por lo que no es es problemático. Las comparaciones equivalentes (inventadas) pueden ser "biología sin elefantes" o "matemáticas no geométricas". Los investigadores de NPR han declarado que esperan que el término desaparezca eventualmente y sea reemplazado por el término ahora más general "gráficos por computadora", siendo "gráficos fotorrealistas" el término utilizado para describir los gráficos por computadora "tradicionales". [ cita requerida ]
  • Muchas técnicas que se utilizan para crear imágenes "no fotorrealistas" no son técnicas de renderizado . Son técnicas de modelado o técnicas de posprocesamiento. Si bien estas últimas se conocen como 'renderización basada en imágenes', las técnicas de modelado basadas en bocetos no pueden incluirse técnicamente bajo este título, lo que es muy inconveniente para los organizadores de conferencias.

La primera conferencia sobre animación y renderizado no fotorrealistas [ ¿cuándo? ] incluyó una discusión de posibles nombres alternativos. Entre los sugeridos estaban "gráficos expresivos", "representación artística", "gráficos no realistas", "representación basada en el arte" y "psicografía". Todos estos términos se han utilizado en varios trabajos de investigación sobre el tema, pero el término "no fotorrealista" parece haberse arraigado.

La primera reunión técnica dedicada a NPR fue el Simposio patrocinado por ACM sobre Renderizado y Animación No Fotorrealistas (NPAR) en 2000. NPAR se encuentra tradicionalmente en el mismo lugar que el Festival de Cine de Animación de Annecy, [3] que se lleva a cabo en años pares. A partir de 2007, NPAR comenzó a funcionar también en años impares, coubicado con ACM SIGGRAPH . [4]

3D [ editar ]

Un ejemplo de NPR utilizado para ilustraciones técnicas

NPR tridimensional es el estilo que se ve más comúnmente en videojuegos y películas. El resultado de esta técnica es casi siempre un modelo 3D que se ha modificado del modelo de entrada original para representar un nuevo estilo artístico. En muchos casos, la geometría del modelo es idéntica a la geometría original y solo se modifica el material aplicado a la superficie. Con una mayor disponibilidad de GPU programables , los sombreadores han permitido aplicar efectos NPR a la imagen rasterizada que se va a mostrar en la pantalla. [5] La mayoría de las técnicas de NPR aplicadas a la geometría 3D están destinadas a hacer que la escena parezca bidimensional.

Las técnicas de NPR para imágenes en 3D incluyen el sombreado de celdas y el sombreado de Gooch .

Para mejorar la legibilidad, las ilustraciones técnicas más útiles para la comunicación técnica no son necesariamente fotorrealistas. Las representaciones no fotorrealistas, como los diagramas de vista explosionada , son de gran ayuda para mostrar la ubicación de las piezas en un sistema complejo.

2D [ editar ]

Una representación no fotorrealista de una imagen 2D (fotográfica) existente
Original aquí

La entrada a un sistema NPR bidimensional suele ser una imagen o un vídeo. El resultado es una representación típicamente artística de las imágenes de entrada (por ejemplo, en estilo acuarela, pictórico o esbozado), aunque algunas NPR 2D tienen fines no artísticos, por ejemplo, visualización de datos.

La representación artística de imágenes y videos (a menudo denominada Estilización de imágenes [6] ) tradicionalmente se enfocaba en algoritmos heurísticos que buscan simular la colocación de trazos de pincel en un lienzo digital. [7]

Podría decirse que el primer ejemplo de NPR 2D es ' Paint by Numbers ' de Paul Haeberli en SIGGRAPH 1990. Esto (y técnicas interactivas similares) brindan al usuario un lienzo en el que pueden "pintar" usando el cursor, mientras el usuario pinta , una versión estilizada de la imagen se revela en el lienzo. Esto es especialmente útil para las personas que desean simular diferentes tamaños de pinceladas de acuerdo con diferentes áreas de la imagen.

Posteriormente, se utilizaron operaciones básicas de procesamiento de imágenes mediante operadores de gradiente [8] o momentos estadísticos [9] para automatizar este proceso y minimizar la interacción del usuario a finales de los noventa (aunque el control artístico permanece en el usuario mediante la configuración de parámetros de los algoritmos). Esta automatización permitió la aplicación práctica de 2D NPR al video, por primera vez en las pinturas vivientes de la película What Dreams May Come (1998).

Técnicas de abstracción de imágenes más sofisticadas se desarrollaron a principios de la década de 2000 aprovechando los operadores de visión por computadora, por ejemplo, la prominencia de la imagen, [10] o los operadores de segmentación [11] para impulsar la ubicación del trazo. Alrededor de este tiempo, el aprendizaje automático comenzó a influir en los algoritmos de estilización de imágenes, en particular en la analogía de imágenes [12] que podían aprender a imitar el estilo de una obra de arte existente.

El advenimiento del aprendizaje profundo ha reavivado la actividad en la estilización de imágenes, en particular con los algoritmos de transferencia de estilo neuronal (NST) que pueden imitar una amplia gama de estilos artísticos a partir de ejemplos visuales únicos. Estos algoritmos sustentan las aplicaciones móviles capaces de lo mismo, por ejemplo, Prisma.

Además de los métodos de estilización anteriores, una clase relacionada de técnicas en 2D NPR abordan la simulación de medios artísticos. Estos métodos incluyen simular la difusión de tinta a través de diferentes tipos de papel , y también de pigmentos a través del agua para la simulación de acuarela .

Representación artística[ editar ]

La representación artística es la aplicación de estilos de arte visual a la representación. Para los estilos de reproducción fotorrealistas , el énfasis está en la reproducción precisa de luces y sombras y las propiedades de la superficie de los objetos representados, la composición u otras cualidades más genéricas. Cuando el énfasis está en estilos de interpretación interpretativos únicos, el artista interpreta la información visual y la muestra en consecuencia utilizando el medio artístico elegido y el nivel de abstracción en el arte abstracto . En los gráficos por computadora , los estilos de reproducción interpretativa se conocen como estilos de reproducción no fotorrealistas, pero pueden usarse para simplificar ilustraciones técnicas.. Los estilos de reproducción que combinan el fotorrealismo con el no fotorrealismo se conocen como estilos de reproducción hiperrealistas .

Películas y juegos destacados [ editar ]

Esta sección enumera algunos usos fundamentales de las técnicas de NPR en películas, juegos y software. Consulte la animación con sombreado de celdas para obtener una lista de los usos del sombreado de dibujos animados en juegos y películas.

Referencias [ editar ]

  1. Chairman-Baskett, Forest (1 de septiembre de 1990). "Actas de la 17ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas" . SIGGRAPH . ACM. ISBN 978-0897913447.
  2. ^ Simon, Schofield (marzo de 1994). Renderizado no fotorrealista: examen crítico y sistema propuesto . eprints.mdx.ac.uk ( phd ). Universidad de Middlesex . Consultado el 3 de julio de 2018 .
  3. ^ CITIA, ©. "Site officiel du Festival et du Marché international du film d'animation d'Annecy" . www.annecy.org . Consultado el 20 de abril de 2018 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  4. ^ [1]
  5. ^ Drew Card; Jason L. Mitchell. "Renderizado no fotorrealista con sombreadores de píxeles y vértices" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 15 de junio de 2011 . Consultado el 8 de marzo de 2010 . , extraído de Wolfgang F. Engel (1996). Direct3D SHADERX: consejos y técnicas de sombreado de vértices y píxeles . 87 Biblioteca para desarrolladores de juegos de Wordware. Publicación de Wordware. ISBN 978-1556220418.
  6. ^ Estilización artística basada en imágenes y videos . Visión y Imagen Computacional. Saltador. 2013. ISBN 9781447145189.
  7. Kyprianidis, Jan Eric; Collomosse, John; Wang, Tinghuai; Isenberg, Tobias (2013). "Estado del" arte ": una taxonomía de técnicas de estilización artística para imágenes y video" . Transacciones IEEE sobre visualización y gráficos por computadora . 19 (5): 866–885. doi : 10.1109 / TVCG.2012.160 . PMID 22802120 . S2CID 2656810 .  
  8. ^ Litwinowicz, Peter (1997). "Procesamiento de imágenes y video para un efecto impresionista". Actas de la 24ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '97 . págs. 407–414. doi : 10.1145 / 258734.258893 . ISBN 0897918967. S2CID  13139308 .
  9. ^ Shiraishi, Michio; Yamaguchi, Yasushi (2000). "Un algoritmo para la representación pictórica automática basado en la aproximación de la imagen de la fuente local". Actas del primer simposio internacional sobre animación y renderizado no fotorrealistas - NPAR '00 . págs. 53–58. doi : 10.1145 / 340916.340923 . ISBN 1581132778. S2CID  16915734 .
  10. ^ "Representación pictórica con prominencia de la imagen". 2002: 122–128. CiteSeerX 10.1.1.7.5383 .  Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  11. ^ https://www.cs.utah.edu/~shirley/papers/painting.pdf
  12. ^ https://mrl.nyu.edu/publications/image-analogies/analogies-72dpi.pdf

Lectura adicional [ editar ]

Algunos artículos clave en el desarrollo de NPR son:

  • " Pintar por números: representaciones de imágenes abstractas ", por Paul Haeberli , SIGGRAPH 90
  • " Representación comprensible de formas 3D ", por Saito y Takahashi, SIGGRAPH 90
  • " Húmedo y pegajoso: un modelo novedoso para la pintura basada en computadora ", por Tunde Cockshott, tesis doctoral, Universidad de Glasgow, 1991
  • " Ilustración en lápiz y tinta generada por computadora ", de Winkenbach y Salesin, SIGGRAPH 94
  • " Ilustración interactiva con lápiz y tinta ", de Salisbury, Anderson, Barzel, Salesin, SIGGRAPH 94
  • " Representación pictórica para animación ", de Barb Meier, SIGGRAPH 96
  • " Un modelo de iluminación no fotorrealista para la ilustración técnica automática ", por Amy Gooch , Bruce Gooch, Peter Shirley , Elaine Cohen , SIGGRAPH 98

Enlaces externos [ editar ]

  • Tunde Cockshott's Wet and Sticky revisitado
  • Representación estilizada en gráficos por computadora: una encuesta anotada de recursos de NPR en línea
  • Conferencia NPAR
  • Blender NPR: dedicado a estilizar y renderizado no fotorrealista
  • Sistema NPR basado en imágenes en línea