Gráficos por computadora tridimensionales (3D) |
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Las imágenes generadas por computadora ( CGI ) son la aplicación de gráficos por computadora para crear o contribuir a imágenes en arte , medios impresos, videojuegos , simuladores , animación por computadora y VFX en películas, programas de televisión , cortos, comerciales y videos. Las imágenes pueden ser dinámicas o estáticas, y pueden ser bidimensionales (2D) , aunque el término "CGI" se usa más comúnmente para referirse a los gráficos de computadora en 3D que se usan para crear personajes, escenas y efectos especiales en películas y televisión. , que se describe como 'animación CGI'. Fue utilizado por primera vez en la película de 1986.Vuelo del Navegante (película) . [1]
La evolución de CGI condujo al surgimiento de la cinematografía virtual en la década de 1990, donde la visión de la cámara simulada no está limitada por las leyes de la física. La disponibilidad de software CGI y el aumento de la velocidad de las computadoras han permitido a artistas individuales y pequeñas empresas producir películas, juegos y obras de arte de calidad profesional desde sus computadoras personales. [ cita requerida ]
El término mundo virtual se refiere a entornos interactivos basados en agentes, que son ahora [ ¿cuándo? ] creado con CGI.
Imágenes y paisajes estáticos [ editar ]
Las imágenes animadas no solo forman parte de las imágenes generadas por computadora; Los paisajes de aspecto natural (como los paisajes fractales ) también se generan mediante algoritmos informáticos . Una forma sencilla de generar superficies fractales es utilizar una extensión del método de malla triangular , basándose en la construcción de algún caso especial de una curva de De Rham , por ejemplo, el desplazamiento del punto medio . [2] Por ejemplo, el algoritmo puede comenzar con un triángulo grande, luego hacer zoom recursivamente dividiéndolo en cuatro triángulos de Sierpinski más pequeños , luego interpolar la altura de cada punto de sus vecinos más cercanos. [2] La creación de una superficie brownianapuede lograrse no solo agregando ruido a medida que se crean nuevos nodos, sino agregando ruido adicional en múltiples niveles de la malla. [2] Por lo tanto, se puede crear un mapa topográfico con diferentes niveles de altura utilizando algoritmos fractales relativamente sencillos. Algunos fractales típicos y fáciles de programar que se utilizan en CGI son el fractal de plasma y el fractal de falla más dramático . [3]
Se han investigado y desarrollado muchas técnicas específicas para producir efectos generados por computadora altamente enfocados, por ejemplo, el uso de modelos específicos para representar el desgaste químico de las piedras para modelar la erosión y producir una "apariencia envejecida" para una superficie determinada a base de piedra. [4]
Escenas arquitectónicas [ editar ]
Los arquitectos modernos utilizan los servicios de las empresas de gráficos informáticos para crear modelos tridimensionales tanto para los clientes como para los constructores. Estos modelos generados por computadora pueden ser más precisos que los dibujos tradicionales. La animación arquitectónica (que proporciona películas animadas de edificios, en lugar de imágenes interactivas) también se puede utilizar para ver la posible relación que tendrá un edificio en relación con el medio ambiente y los edificios circundantes. La representación de espacios arquitectónicos sin el uso de papel y lápiz es ahora una práctica ampliamente aceptada con varios sistemas de diseño arquitectónico asistidos por computadora. [5]
Las herramientas de modelado arquitectónico permiten a un arquitecto visualizar un espacio y realizar "recorridos" de manera interactiva, proporcionando así "entornos interactivos" tanto a nivel urbano como de construcción. [6] Las aplicaciones específicas en arquitectura no solo incluyen la especificación de estructuras de edificios (como paredes y ventanas) y pasajes, sino los efectos de la luz y cómo la luz solar afectará un diseño específico en diferentes momentos del día. [7]
Las herramientas de modelado arquitectónico ahora se basan cada vez más en Internet. Sin embargo, la calidad de los sistemas basados en Internet todavía está por detrás de la de los sofisticados sistemas de modelado internos. [8]
En algunas aplicaciones, las imágenes generadas por computadora se utilizan para realizar "ingeniería inversa" en edificios históricos. Por ejemplo, una reconstrucción generada por computadora del monasterio de Georgenthal en Alemania se derivó de las ruinas del monasterio, pero proporciona al espectador una "apariencia" de cómo habría sido el edificio en su día. [9]
Modelos anatómicos [ editar ]
Los modelos generados por computadora utilizados en la animación esquelética no siempre son anatómicamente correctos. Sin embargo, organizaciones como el Scientific Computing and Imaging Institute han desarrollado modelos computarizados anatómicamente correctos. Los modelos anatómicos generados por computadora se pueden utilizar tanto con fines educativos como operativos. Hasta la fecha, los estudiantes de medicina siguen utilizando un gran número de imágenes médicas producidas por artistas , como las imágenes de Frank H. Netter , por ejemplo, imágenes cardíacas . Sin embargo, están disponibles varios modelos anatómicos en línea.
Una radiografía de un solo paciente no es una imagen generada por computadora, incluso si está digitalizada. Sin embargo, en aplicaciones que implican tomografías computarizadas , se produce automáticamente un modelo tridimensional a partir de muchos rayos X de un solo corte, lo que produce una "imagen generada por computadora". Las aplicaciones que involucran imágenes de resonancia magnética también reúnen una serie de "instantáneas" (en este caso a través de pulsos magnéticos) para producir una imagen interna compuesta.
En las aplicaciones médicas modernas, los modelos específicos del paciente se construyen en "cirugía asistida por computadora". Por ejemplo, en el reemplazo total de rodilla , se puede utilizar la construcción de un modelo detallado específico para el paciente para planificar cuidadosamente la cirugía. [10] Estos modelos tridimensionales generalmente se extraen de múltiples tomografías computarizadas de las partes apropiadas de la anatomía del propio paciente. Dichos modelos también se pueden usar para planificar implantes de válvula aórtica , uno de los procedimientos comunes para tratar enfermedades cardíacas . Dado que la forma, el diámetro y la posición de las aberturas coronarias pueden variar mucho de un paciente a otro, la extracción (de las tomografías computarizadas) de un modelo que se parezca mucho a la anatomía de la válvula de un paciente puede ser muy beneficioso para planificar el procedimiento. [11]
Imágenes de tela y piel [ editar ]
Los modelos de tela generalmente se dividen en tres grupos:
- La estructura geométrico-mecánica en el cruce del hilo
- La mecánica de las láminas elásticas continuas
- Las características macroscópicas geométricas de la tela. [12]
Hasta la fecha, hacer que la ropa de un personaje digital se doble automáticamente de forma natural sigue siendo un desafío para muchos animadores. [13]
Además de su uso en películas, publicidad y otros modos de exhibición pública, las principales firmas de diseño de moda ahora utilizan habitualmente imágenes de ropa generadas por computadora. [14]
El desafío de reproducir imágenes de la piel humana implica tres niveles de realismo:
- Realismo fotográfico al parecerse a la piel real a nivel estático
- Realismo físico al asemejarse a sus movimientos
- El realismo funcional se asemeja a su respuesta a las acciones. [15]
Las características visibles más finas, como las arrugas finas y los poros de la piel, tienen un tamaño de aproximadamente 100 µm o 0,1 milímetros . La piel puede ser modelado como un 7- dimensional función bidireccional textura (BTF) o una colección de bidireccional función de distribución de dispersión (BSDF) sobre las superficies del objetivo.
Simulación y visualización interactivas [ editar ]
La visualización interactiva es la representación de datos que pueden variar dinámicamente y que permiten al usuario ver los datos desde múltiples perspectivas. Las áreas de aplicación pueden variar significativamente, desde la visualización de patrones de flujo en la dinámica de fluidos hasta aplicaciones específicas de diseño asistido por computadora . [16] Los datos generados pueden corresponder a escenas visuales específicas que cambian a medida que el usuario interactúa con el sistema; por ejemplo, los simuladores, como los simuladores de vuelo , hacen un uso extensivo de técnicas CGI para representar el mundo. [17]
En el nivel abstracto, un proceso de visualización interactiva implica una "canalización de datos" en la que los datos sin procesar se gestionan y filtran a una forma que los hace adecuados para la representación. Esto a menudo se denomina "datos de visualización" . Luego, los datos de visualización se asignan a una "representación de visualización" que se puede enviar a un sistema de representación. A esto se le suele llamar "representación renderizable" . Esta representación luego se renderiza como una imagen visualizable. [17] A medida que el usuario interactúa con el sistema (p. Ej., Mediante el uso de controles de joystick para cambiar su posición dentro del mundo virtual), los datos sin procesar se alimentan a través de la tubería para crear una nueva imagen renderizada, lo que a menudo hace que la eficiencia computacional en tiempo real sea una consideración clave en tales aplicaciones.[17][18]
Animación por computadora [ editar ]
Si bien las imágenes de paisajes generadas por computadora pueden ser estáticas, la animación por computadora solo se aplica a imágenes dinámicas que se asemejan a una película. Sin embargo, en general, el término animación por computadora se refiere a imágenes dinámicas que no permiten la interacción del usuario, y el término mundo virtual se usa para los entornos animados interactivos.
La animación por computadora es esencialmente un sucesor digital del arte de la animación stop motion de modelos 3D y la animación cuadro por cuadro de ilustraciones 2D. Las animaciones generadas por ordenador son más controlables que otros procesos más físicos, como la construcción de miniaturas para tomas de efectos o la contratación de extras para escenas de multitudes, y porque permite la creación de imágenes que no serían factibles con ninguna otra tecnología. También puede permitir que un solo artista gráfico produzca dicho contenido sin el uso de actores, piezas costosas o accesorios.
Para crear la ilusión de movimiento, se muestra una imagen en la pantalla de la computadora y se reemplaza repetidamente por una nueva imagen que es similar a la imagen anterior, pero que avanza ligeramente en el dominio del tiempo (generalmente a una velocidad de 24 o 30 cuadros / segundo) . Esta técnica es idéntica a cómo se logra la ilusión de movimiento con la televisión y las películas .
Mundos virtuales [ editar ]
Un mundo virtual es un entorno simulado , que permite al usuario interactuar con personajes animados o interactuar con otros usuarios mediante el uso de personajes animados conocidos como avatares . Los mundos virtuales están pensados para que sus usuarios los habiten e interactúen, y el término hoy en día se ha convertido en gran parte en sinónimo de entornos virtuales 3D interactivos, donde los usuarios toman la forma de avatares visibles para otros gráficamente. [19] Estos avatares generalmente se representan como representaciones gráficas textuales, bidimensionales o tridimensionales , aunque son posibles otras formas [20] (auditivo [21]y sensaciones táctiles, por ejemplo). Algunos mundos virtuales, pero no todos, permiten múltiples usuarios.
En los tribunales [ editar ]
Las imágenes generadas por computadora se han utilizado en los tribunales, principalmente desde principios de la década de 2000. Sin embargo, algunos expertos han argumentado que es perjudicial. Se utilizan para ayudar a los jueces o al jurado a visualizar mejor la secuencia de eventos, evidencia o hipótesis. [22] Sin embargo, un estudio de 1997 mostró que las personas son malos físicos intuitivos y fácilmente influenciables por imágenes generadas por computadora. [23] Por lo tanto, es importante que los jurados y otros encargados de la toma de decisiones legales sean conscientes de que tales exhibiciones son simplemente una representación de una secuencia potencial de eventos.
Captura de movimiento [ editar ]
Las imágenes generadas por computadora se usan a menudo junto con la captura de movimiento para cubrir mejor las fallas que vienen con CGI y animación. Las imágenes generadas por computadora están limitadas en su aplicación práctica por lo realistas que pueden parecer. Las imágenes generadas por computadora poco realistas o mal administradas pueden resultar en el efecto Uncanny Valley . [24]Este efecto se refiere a la capacidad humana para reconocer cosas que se parecen inquietantemente a los humanos, pero que están un poco fuera de lugar. Tal capacidad es un defecto de las imágenes generadas por computadora normales que, debido a la compleja anatomía del cuerpo humano, a menudo pueden fallar en replicarla perfectamente. Aquí es donde entra en juego la captura de movimiento. Los artistas pueden usar una plataforma de captura de movimiento para obtener imágenes de un humano realizando una acción y luego replicarlas perfectamente con imágenes generadas por computadora para que parezcan normales.
La falta de modelos digitales anatómicamente correctos contribuye a la necesidad de la captura de movimiento, ya que se utiliza con imágenes generadas por computadora. Debido a que las imágenes generadas por computadora reflejan solo el exterior, o la piel, del objeto que se está renderizando, no logra capturar las interacciones infinitesimalmente pequeñas entre los grupos de músculos entrelazados utilizados en el control motor fino, como hablar. El movimiento constante de la cara a medida que emite sonidos con labios en forma y el movimiento de la lengua, junto con las expresiones faciales que acompañan al habla, son difíciles de replicar a mano. [25] La captura de movimiento puede captar el movimiento subyacente de los músculos faciales y reproducir mejor la imagen que acompaña al audio, como Thanos de Josh Brolin.
Ver también [ editar ]
- modelado 3D
- Corporación de Investigación Cinematográfica
- Sombreado de cel
- Estudio de anime
- Base de datos de animación
- Lista de películas animadas por computadora
- Imagen digital
- Renderizado paralelo
- Photoshop es la herramienta de edición de fotografías digitales comercial estándar de la industria. Su contraparte de FOSS es GIMP .
- Poser DIY CGI optimizado para modelos suaves
- Trazado de rayos (gráficos)
- Gráficos por computadora en tiempo real
- Shader
- Humano virtual
- Estudio virtual
- Humano fisiológico virtual
Referencias [ editar ]
Citas [ editar ]
- ^ Hearn, Marcus (2005). El cine de George Lucas . Ciudad de Nueva York: Harry N. Abrams, Inc. p. 156. ISBN 0-8109-4968-7 .
- ↑ a b c Peitgen , 2004 , págs. 462–466.
- ^ Gemas de programación de juegos 2 por Mark A. DeLoura 2001 ISBN 1-58450-054-9 página 240 [1]
- ^ Modelado digital de apariencia material por Julie Dorsey , Holly Rushmeier , François X. Sillion 2007 ISBN 0-12-221181-2 página 217
- ^ Sondermann 2008 , págs. 8-15.
- ^ Entornos interactivos con software de código abierto: tutoriales 3D de Wolfgang Höhl, Wolfgang Höhl 2008 ISBN 3-211-79169-8 páginas 24-29
- ^ Avances en informática y ciencias de la información e ingeniería por Tarek Sobh 2008 ISBN 1-4020-8740-3 páginas 136-139
- ^ Enciclopedia de tecnología multimedia y redes, volumen 1 por Margherita Pagani 2005 ISBN 1-59140-561-0 página 1027
- ^ Narración de Interac: Primera conferencia internacional conjunta de Ulrike Spierling, Nicolas Szilas 2008 ISBN 3-540-89424-1 páginas 114-118
- ^ Artroplastia total de rodilla por Johan Bellemans, Michael D. Ries, Jan MK Victor 2005 ISBN 3-540-20242-0 páginas 241-245
- ^ I. Waechter y col. Modelos específicos de pacientes para el implante de válvula aórtica mínimamente invasiva en la informática de imágenes médicas y la intervención asistida por computadora - MICCAI 2010 editado por Tianzi Jiang, 2010 ISBN 3-642-15704-1 páginas 526-560
- ^ Modelado y animación de tela por Donald House, David E. Breen 2000 ISBN 1-56881-090-3 página 20
- ^ Cine y fotografía de Ian Graham 2003 ISBN 0-237-52626-3 página 21
- ^ Diseñar ropa: cultura y organización de la industria de la moda por Veronica Manlow 2007 ISBN 0-7658-0398-4 página 213
- ^ Manual de humanos virtuales por Nadia Magnenat-Thalmann y Daniel Thalmann, 2004 ISBN 0-470-02316-3 páginas 353-370
- ^ Optimización matemática en gráficos por computadora y visión por Luiz Velho, Paulo Cezar Pinto Carvalho 2008 ISBN 0-12-715951-7 página 177
- ^ a b c Técnicas de visualización interactiva basadas en GPU por Daniel Weiskopf 2006 ISBN 3-540-33262-6 páginas 1-8
- ^ Tendencias en visualización interactiva por Elena van Zudilova-Seinstra, Tony Adriaansen, Robert Liere 2008 ISBN 1-84800-268-8 páginas 1-7
- ^ Cook, AD (2009). Un estudio de caso de las manifestaciones y el significado de la presencia social en un entorno virtual multiusuario. Tesis de MEd. Disponible online
- ^ Biocca y Levy 1995 , págs. 40–44.
- ^ Begault 1994 , p. 212.
- ^ Las imágenes generadas por computadora influyen en los resultados del ensayo The Conversation, 31 de octubre de 2013
- ^ Kassin, SM (1997). "Exhibición animada por computadora y el jurado: efectos facilitadores y perjudiciales". Ley y comportamiento humano . 40 (3): 269–281. doi : 10.1023 / a: 1024838715221 . [2]
- ^ Palomäki, Jussi; Kunnari, Anton; Drosinou, Marianna; Koverola, Mika; Lehtonen, Noora; Halonen, Juho; Repo, Marko; Laakasuo, Michael (1 de noviembre de 2018). "Evaluación de la replicabilidad del efecto valle inquietante" . Heliyon . 4 (11): e00939. doi : 10.1016 / j.heliyon.2018.e00939 . ISSN 2405-8440 . PMID 30519654 .
- ^ Pelachaud, Catherine ; Steedman, Mark; Badler, Norman (1 de junio de 1991). "Problemas lingüísticos en la animación facial" . Centro de Modelado y Simulación Humana .
Fuentes [ editar ]
- Begault, Durand R. (1994). Sonido 3-D para Realidad Virtual y Multimedia . Profesional AP. ISBN 978-0-1208-4735-8.
- Biocca, Frank; Levy, Mark R. (1995). Comunicación en la era de la realidad virtual . Lawrence Erlbaum Associates. ISBN 978-0-8058-1549-8.
- Peitgen, Heinz-Otto; Jürgens, Hartmut; Saupe, Dietmar (2004). Caos y fractales: nuevas fronteras de la ciencia . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-20229-7.
- Sondermann, Horst (2008). Light Shadow Space: renderizado arquitectónico con Cinema 4D . Viena: Springer. ISBN 978-3-211-48761-7.
Enlaces externos [ editar ]
 | Wikimedia Commons tiene medios relacionados con imágenes generadas por computadora . |
| Recursos de la biblioteca sobre imágenes generadas por computadora |
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- Una historia crítica de los gráficos por computadora y la animación : una página del curso en la Universidad Estatal de Ohio que incluye todos los materiales del curso y un extenso material complementario (videos, artículos, enlaces).
- CG101: Referencia de la industria de gráficos por computadora ISBN 073570046X Historias únicas y personales de la producción temprana de gráficos por computadora, además de una base integral de la industria para todos los niveles de lectura.
- F / X Gods , por Anne Thompson, Wired, febrero de 2005.
- "La historia obtiene un cambio de imagen de gráficos por computadora" Tayfun King, Click , BBC World News (2004-11-19)
- Galería humana visible de los NIH
| vtmiGráficos por ordenador en 3D de software | |
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