Una representación moderna de la tetera Utah, un modelo icónico en gráficos de computadora 3D creado por Martin Newell en 1975.
Los gráficos por computadora son un subcampo de la informática que estudia los métodos para sintetizar y manipular digitalmente el contenido visual. Aunque el término suele referirse al estudio de gráficos por computadora tridimensionales, también abarca gráficos bidimensionales y procesamiento de imágenes.
Descripción general
Los gráficos por computadora estudian la manipulación de información visual y geométrica mediante técnicas computacionales. Se centran en los fundamentos matemáticos y computacionales de la generación y el procesamiento de imágenes, en lugar de en cuestiones puramente estéticas . Los gráficos por computadora suelen diferenciarse del campo de la visualización , aunque ambos campos tienen muchas similitudes.
Existen varias conferencias y revistas internacionales en las que se publican los resultados más significativos en el campo de los gráficos por ordenador. Entre ellas se encuentran las conferencias SIGGRAPH y Eurographics y la revista Transactions on Graphics de la Association for Computing Machinery (ACM). La serie conjunta de simposios SIGGRAPH de Eurographics y ACM incluye los principales foros para los subcampos más especializados: Simposio sobre procesamiento de geometría, [1] Simposio sobre renderizado, Simposio sobre animación por ordenador, [2] y Gráficos de alto rendimiento. [3]
Al igual que en el resto de la informática, las publicaciones en congresos sobre gráficos por ordenador suelen ser más importantes que las publicaciones en revistas (y, por tanto, tienen tasas de aceptación más bajas). [4] [5] [6] [7]
Subcampos
Una clasificación amplia de los principales subcampos en gráficos por computadora podría ser:
Geometría : formas de representar y procesar superficies
Animación : formas de representar y manipular el movimiento
Imágenes : adquisición de imágenes o edición de imágenes
Geometría
Aproximaciones sucesivas de una superficie calculada utilizando métricas de error cuadrático
El subcampo de la geometría estudia la representación de objetos tridimensionales en un entorno digital discreto. Debido a que la apariencia de un objeto depende en gran medida de su exterior, las representaciones de contorno son las más utilizadas. Las superficies bidimensionales son una buena representación para la mayoría de los objetos, aunque pueden no ser múltiples . Dado que las superficies no son finitas, se utilizan aproximaciones digitales discretas. Las mallas poligonales (y en menor medida las superficies de subdivisión ) son, con diferencia, la representación más común, aunque las representaciones basadas en puntos se han hecho más populares recientemente (véase, por ejemplo, el Simposio sobre gráficos basados en puntos). [8] Estas representaciones son lagrangianas, lo que significa que las ubicaciones espaciales de las muestras son independientes. Recientemente, las descripciones de superficies eulerianas (es decir, donde las muestras espaciales son fijas), como los conjuntos de niveles , se han desarrollado como una representación útil para deformar superficies que sufren muchos cambios topológicos ( siendo los fluidos el ejemplo más notable). [9]
El procesamiento de geometría digital ( reconstrucción de superficies , simplificación, carenado, reparación de mallas, parametrización , remallado, generación de mallas , compresión de superficies y edición de superficies) se incluyen en este encabezado. [10] [11] [12]
Geometría diferencial discreta: un campo naciente que define cantidades geométricas para las superficies discretas utilizadas en gráficos de computadora. [13]
Gráficos basados en puntos: un campo reciente que se centra en los puntos como representación fundamental de las superficies.
Procesamiento de malla fuera del núcleo: otro campo reciente que se centra en conjuntos de datos de malla que no caben en la memoria principal.
Animación
El subcampo de la animación estudia las descripciones de superficies (y otros fenómenos) que se mueven o se deforman con el tiempo. Históricamente, la mayor parte del trabajo en este campo se ha centrado en modelos paramétricos y basados en datos, pero recientemente la simulación física se ha vuelto más popular a medida que las computadoras se han vuelto más potentes computacionalmente.
La renderización genera imágenes a partir de un modelo. La renderización puede simular el transporte de luz para crear imágenes realistas o puede crear imágenes que tengan un estilo artístico particular en la renderización no fotorrealista . Las dos operaciones básicas en la renderización realista son el transporte (cuánta luz pasa de un lugar a otro) y la dispersión (cómo interactúan las superficies con la luz). Consulte Renderización (gráficos por computadora) para obtener más información.
Los subcampos de representación incluyen:
El transporte describe cómo la iluminación de una escena se traslada de un lugar a otro. La visibilidad es un componente fundamental del transporte de la luz.
Dispersión: Los modelos de dispersión (cómo interactúa la luz con la superficie en un punto determinado ) y sombreado (cómo varían las propiedades del material a lo largo de la superficie) se utilizan para describir la apariencia de una superficie. En gráficos, estos problemas se estudian a menudo en el contexto de la representación, ya que pueden afectar sustancialmente al diseño de algoritmos de representación . Las descripciones de la dispersión se dan generalmente en términos de una función de distribución de dispersión bidireccional (BSDF). El último problema aborda cómo se distribuyen los diferentes tipos de dispersión a lo largo de la superficie (es decir, qué función de dispersión se aplica en cada lugar). Las descripciones de este tipo se expresan normalmente con un programa llamado sombreador . (Existe cierta confusión ya que la palabra "sombreador" a veces se utiliza para programas que describen la variación geométrica local ).
Representación en tiempo real : se centra en la representación para aplicaciones interactivas, generalmente utilizando hardware especializado como GPU.
Reiluminación : área reciente relacionada con la rápida reproducción de escenas
