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Representación no fotorrealista

Un sombreador normal (izquierda) y un sombreador NPR que usa sombreado de celdas (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 otras modalidades artísticas 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 en visualización científica , ilustración arquitectónica y animación experimental . [ cita necesaria ]

Historia y crítica del término.

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

El término ha recibido algunas críticas:

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

La primera reunión técnica dedicada a NPR fue el Simposio sobre animación y renderizado no fotorrealista (NPAR), patrocinado por ACM, en 2000. NPAR tradicionalmente comparte ubicación con el Festival de cine de animación de Annecy, [3] y se celebra en años pares. A partir de 2007, NPAR comenzó a funcionar también en años impares, ubicado junto con ACM SIGGRAPH . [4]

3D

Un ejemplo de NPR utilizado para ilustraciones técnicas.

La NPR tridimensional es el estilo que se ve con más frecuencia en videojuegos y películas. El resultado de esta técnica es casi siempre un modelo 3D que ha sido modificado a partir 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 sólo 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 mostrará en la pantalla. [5] La mayoría de las técnicas NPR aplicadas a la geometría 3D tienen como objetivo hacer que la escena parezca bidimensional.

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

Se pueden utilizar muchos métodos para dibujar contornos y trazos estilizados a partir de modelos 3D, incluidos contornos oclusivos y contornos sugerentes. [6]

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

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

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

La representación artística de imágenes y videos (a menudo denominada estilización de imágenes [7] ) tradicionalmente se centró en algoritmos heurísticos que buscan simular la colocación de pinceladas en un lienzo digital. [8]

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

Posteriormente, a finales de los noventa se utilizaron operaciones básicas de procesamiento de imágenes utilizando operadores de gradiente [9] o momentos estadísticos [10] para automatizar este proceso y minimizar la interacción del usuario (aunque el control artístico permanece en el usuario mediante la configuración de los parámetros de los algoritmos). Esta automatización permitió la aplicación práctica de 2D NPR al vídeo, por primera vez en las pinturas vivientes de la película What Dreams May Come (1998).

A principios de la década de 2000 se desarrollaron técnicas de abstracción de imágenes más sofisticadas que aprovechaban los operadores de visión por computadora, por ejemplo, operadores de prominencia de imagen [11] o segmentación [12] para impulsar la colocación del trazo. Por esta época, el aprendizaje automático comenzó a influir en los algoritmos de estilización de imágenes, en particular la analogía de imágenes [13] , que podían aprender a imitar el estilo de una obra de arte existente.

La llegada del aprendizaje profundo ha reavivado la actividad en la estilización de imágenes, en particular con 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 aplicaciones móviles capaces de hacer lo mismo, por ejemplo, Prisma.

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

Representación artística

La representación artística es la aplicación de estilos de artes visuales a la representación. Para los estilos de renderizado fotorrealista , 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 representación 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 gráficos por computadora , los estilos de representación interpretativos se conocen como estilos de representación no fotorrealistas, pero pueden usarse para simplificar ilustraciones técnicas . Los estilos de renderizado que combinan fotorrealismo con no fotorrealismo se conocen como estilos de renderizado hiperrealistas .

Películas y juegos notables

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

Referencias

  1. ^ Baskett, Bosque (1990). Actas de la 17ª conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas: SIGGRAPH '90 . doi :10.1145/97879. ISBN 978-0-201-50933-5. S2CID  12199502.[ página necesaria ]
  2. ^ Schofield, Simon (marzo de 1994). Representación no fotorrealista: un examen crítico y sistema propuesto (Tesis).
  3. ^ "Sitio oficial del Festival y del Mercado Internacional del Cine de Animación de Annecy". www.annecy.org . Consultado el 20 de abril de 2018 .
  4. ^ "Copia archivada". siggraph.org . Archivado desde el original el 21 de diciembre de 1996 . Consultado el 13 de enero de 2022 .{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )
  5. ^ Dibujó, tarjeta (2002). "Renderizado no fotorrealista con sombreadores de píxeles y vértices". En Engel, Wolfgang F. (ed.). Direct3D Shaderx: consejos y técnicas de Vertex y Pixel Shader . 87Biblioteca del desarrollador de juegos de Wordware. Publicación de textos. págs. 319–333. CiteSeerX 10.1.1.360.918 . ISBN  978-1-55622-041-8.
  6. ^ Bernard, Pierre; Hertzmann, Aaron (2019). "Dibujos lineales a partir de modelos 3D: un tutorial". Fundamentos y Tendencias en Visión y Gráfica por Computadora . 11 (1–2): 1–159. arXiv : 1810.01175 . doi :10.1561/0600000075. S2CID  52912187.
  7. ^ Resina, Paul; Colomosse, John, eds. (2013). Estilización artística basada en imágenes y vídeos . Imagen y visión computacional. vol. 42.doi :10.1007/978-1-4471-4519-6 . ISBN 978-1-4471-4518-9. S2CID  40656135.[ página necesaria ]
  8. ^ Kyprianidis, Jan Eric; Colomosse, John; Wang, Tinghuai; Isenberg, Tobias (mayo de 2013). "Estado del 'arte': una taxonomía de técnicas de estilización artística para imágenes y vídeos" (PDF) . Transacciones IEEE sobre visualización y gráficos por computadora . 19 (5): 866–885. doi :10.1109/TVCG.2012.160. PMID  22802120. S2CID  2656810.
  9. ^ Litwinowicz, Peter (1997). "Procesamiento de imágenes y vídeos para un efecto impresionista". Actas de la 24ª conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas: SIGGRAPH '97 . págs. 407–414. doi :10.1145/258734.258893. ISBN 978-0-89791-896-1. S2CID  13139308.
  10. ^ Shiraishi, Michio; Yamaguchi, Yasushi (2000). "Un algoritmo para la representación pictórica automática basado en la aproximación de la imagen de origen local". Actas del primer simposio internacional sobre animación y renderizado no fotorrealistas - NPAR '00 . págs. 53–58. doi :10.1145/340916.340923. ISBN 978-1-58113-277-9. S2CID  16915734.
  11. ^ Colomosse, JP; Salón, PM (2002). "Representación pictórica utilizando la prominencia de la imagen". Actas de la vigésima conferencia de Eurographics en el Reino Unido . págs. 122-128. CiteSeerX 10.1.1.7.5383 . doi :10.1109/EGUK.2002.1011281. ISBN  978-0-7695-1518-2. S2CID  9610948.
  12. ^ Gooch, Bruce; Coombe, Greg; Shirley, Pedro (2002). "Visión Artística". Actas del segundo simposio internacional sobre animación y renderizado no fotorrealistas - NPAR '02 . pag. 83. CiteSeerX 10.1.1.10.1761 . doi :10.1145/508530.508545. ISBN  978-1-58113-494-0. S2CID  1146198.
  13. ^ Hertzmann, Aarón; Jacobs, Charles E.; Óliver, Nuria; Sin curvas, Brian; Salesin, David H. (2001). "Analogías de imágenes". Actas de la 28ª conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas - SIGGRAPH '01 . págs. 327–340. CiteSeerX 10.1.1.119.5127 . doi :10.1145/383259.383295. ISBN  978-1-58113-374-5. S2CID  2201072.
  14. ^ Brussee, Arthur; Saraev, Andrés; Chyr, William (2020). "Eso es todo: retrospectiva de renderizado de Manifold Garden". Charlas del Grupo de Interés Especial en Informática Gráfica y Técnicas Interactivas . págs. 1–2. doi :10.1145/3388767.3407385. ISBN 978-1-4503-7971-7. S2CID  221178781.

Otras lecturas

Algunos artículos clave en el desarrollo de NPR son:

enlaces externos