Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Художественного рендеринга )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нормальный шейдер (слева) и шейдер NPR с использованием cel-shading (справа)

Нефотореалистичный рендеринг ( NPR ) - это область компьютерной графики, которая фокусируется на предоставлении широкого спектра выразительных стилей для цифрового искусства, в отличие от традиционной компьютерной графики , которая фокусируется на фотореализме . NPR вдохновлен другими художественными стилями, такими как живопись , рисунок , техническая иллюстрация и анимационные мультфильмы . NPR появлялся в фильмах и видеоиграх в виде анимации, закрашенной целиком (также известной как затенение « мультяшек »), а также внаучная визуализация , архитектурная иллюстрация и экспериментальная анимация .

История и критика термина [ править ]

Термин нефотореалистичный рендеринг, как полагают, был введен комитетом по документам SIGGRAPH 1990, который провел сессию под названием «Не фотореалистичный рендеринг ». [1] [2]

Термин получил некоторую критику:

  • Термин « фотореализм » имеет разные значения для исследователей графики (см. « Фотореалистичный рендеринг ») и художников. Для художников, которые являются целевыми потребителями методов NPR, это относится к школе живописи, которая фокусируется на воспроизведении эффекта объектива камеры со всеми искажениями и гиперотражениями [ необходимое определение ], которые он создает. Однако для исследователей графики это относится к изображению, которое визуально неотличимо от реальности. Фактически, исследователи графики относят все виды визуальных искажений, которые используются художниками-фотореалистами, к «нефотореализму».
  • Описать что-то тем, чем это не является, проблематично. Эквивалентные (выдуманные) сравнения могут быть «неслоновой биологией» или «негеометрической математикой». Исследователи NPR заявили, что они ожидают, что этот термин со временем исчезнет и будет заменен теперь более общим термином «компьютерная графика» с термином «фотореалистичная графика», используемым для описания «традиционной» компьютерной графики. [ необходима цитата ]
  • Многие методы, которые используются для создания «нефотореалистичных» изображений, не являются методами рендеринга . Это методы моделирования или методы постобработки. Хотя последние стали известны как «рендеринг на основе изображений», методы моделирования на основе эскизов технически не могут быть включены в этот заголовок, что очень неудобно для организаторов конференций.

Первая конференция по нефотореалистичной анимации и рендерингу [ когда? ] включает обсуждение возможных альтернативных имен. Среди предложенных были «выразительная графика», «художественная визуализация», «нереалистичная графика», «художественная визуализация» и «психография». Все эти термины использовались в различных исследовательских работах по этой теме, но термин «нефотореалистичный», похоже, все же прижился.

Первой технической встречей, посвященной NPR, был организованный ACM Симпозиум по нефотореалистичной визуализации и анимации (NPAR) в 2000 году. NPAR традиционно совмещается с Фестивалем анимационных фильмов в Анси [3], который длится четные годы. Начиная с 2007 года, NPAR начал работать в нечетные годы совместно с ACM SIGGRAPH . [4]

3D [ править ]

Пример NPR, используемого для технических иллюстраций

Трехмерный NPR - это стиль, который чаще всего встречается в видеоиграх и фильмах. Результатом этого метода почти всегда является 3D-модель , которая была изменена по сравнению с исходной входной моделью, чтобы отобразить новый художественный стиль. Во многих случаях геометрия модели идентична исходной геометрии, и изменяется только материал, нанесенный на поверхность. С увеличением доступности программируемых GPU -х, шейдеры позволили NPR эффекты , которые должны применяться к rasterised изображение, которое будет отображаться на экране. [5] Большинство методов NPR, применяемых к трехмерной геометрии, предназначены для того, чтобы сцена выглядела двухмерной.

Методы NPR для 3D изображения включают чел затенение и Гуч затенение .

Для большей наглядности наиболее полезные технические иллюстрации для технической коммуникации не обязательно фотореалистичны. Нефотореалистичные визуализации, такие как покомпонентные диаграммы, очень помогают показать размещение деталей в сложной системе.

2D [ править ]

Не фотореалистичный рендеринг существующего 2D (фотографического) изображения
Оригинал здесь

Входом в двухмерную систему NPR обычно является изображение или видео. Результатом обычно является художественная визуализация этого входного изображения (например, в стиле акварели, живописи или эскиза), хотя некоторые 2D NPR служат нехудожественным целям, например, визуализации данных.

Художественная визуализация изображений и видео (часто называемая стилизацией изображений [6] ) традиционно ориентирована на эвристические алгоритмы, которые стремятся имитировать размещение мазков кисти на цифровом холсте. [7]

Возможно, самым ранним примером 2D NPR является работа Пола Хэберли « Раскраска по номерам » на выставке SIGGRAPH 1990. Этот (и аналогичные интерактивные методы) предоставляет пользователю холст, который он может «рисовать» с помощью курсора - как пользователь рисует , на холсте раскрывается стилизованный вариант изображения. Это особенно полезно для людей, которые хотят имитировать мазки кисти разного размера в соответствии с различными областями изображения.

Впоследствии основные операции обработки изображений с использованием операторов градиента [8] или статистических моментов [9] были использованы для автоматизации этого процесса и минимизации взаимодействия с пользователем в конце девяностых (хотя художественный контроль остается за пользователем посредством настройки параметров алгоритмов). Эта автоматизация позволила на практике применить 2D NPR к видео, впервые в живых картинах фильма « Какие мечты могут прийти» (1998).

Более сложные методы абстракции изображений были разработаны в начале 2000-х годов с использованием операторов компьютерного зрения, например, операторов заметности изображения [10] или сегментации [11] для управления размещением штрихов. Примерно в это же время машинное обучение начало влиять на алгоритмы стилизации изображений, особенно на аналогии с изображениями [12], которые могут научиться имитировать стиль существующих произведений искусства.

Появление глубокого обучения возродило деятельность в области стилизации изображений, особенно с помощью алгоритмов нейронной передачи стилей (NST), которые могут имитировать широкий спектр художественных стилей из отдельных визуальных примеров. Эти алгоритмы лежат в основе мобильных приложений, способных к тому же, например Prisma

В дополнение к вышеупомянутым методам стилизации, родственный класс методов в 2D NPR обращается к моделированию художественных медиа. Эти методы включают моделирование диффузии чернил через различные виды бумаги , а также пигментов через воду для имитации акварели .

Художественный рендеринг[ редактировать ]

Не путать с исполнением художника .

Художественный рендеринг - это применение стилей визуального искусства к рендерингу. Для фотореалистичных стилей рендеринга упор делается на точном воспроизведении света и тени и свойств поверхности изображаемых объектов, композиции или других более общих качеств. Когда акцент делается на уникальных стилях интерпретации визуализации, визуальная информация интерпретируется художником и отображается соответственно с использованием выбранной художественной среды и уровня абстракции в абстрактном искусстве . В компьютерной графике стили интерпретирующего рендеринга известны как стили нефотореалистичного рендеринга, но могут использоваться для упрощения технических иллюстраций.. Стили визуализации, сочетающие фотореализм и нефотореализм, известны как стили гиперреалистичной визуализации.

Известные фильмы и игры [ править ]

В этом разделе перечислены некоторые оригинальные применения методов NPR в фильмах, играх и программном обеспечении. Просмотрите анимацию с закрашиванием, чтобы узнать о том, как использовать затенение в играх и фильмах.

Короткометражные фильмы
Технологическая угроза1988 г.Раннее использование мультяшного затенения вместе с героями мультфильмов в стиле Текс Эйвери
Газовая планета1992 г.Карандашный 3D-рендеринг от Эрика Дарнелла
Рыбалка2000 г.3D-рендеринг в стиле акварели Дэвид Гейни
RoadHead Закуски
и напитки		1998
1999		Короткие фильмы , созданные с Rotoshop по Бобу Сабистона
Райан2004 г.Нелинейная проекция и другие искажения 3D-геометрии
Девушка, которая плакала цветы2008 г.Рендеринг в стиле акварели от Auryn
Художественные фильмы
Куда приводят мечты1998 г.Живописный рендеринг в последовательности "нарисованный мир"
Тарзан1999 г.Первое использование системы Disney "Deep Canvas"
Пробуждение жизни2001 г.Первое использование rotoshop в художественном фильме
Сканер в темноте2006 г.«15-месячный анимационный процесс»
Видеоигры и другое программное обеспечение
Jet Set Radio2000 г.Раннее использование toon-shading в видеоиграх
SketchUp2000 г.Программное обеспечение для моделирования в стиле эскизов с отрисовкой мультяшек
Легенда о Zelda: The Wind Waker2002 г.Одна из самых известных игр с цел-шейдером
Хроники Валькирии2008 г.В игре используется ряд техник NPR, в том числе метод затенения в виде эскиза.
XIII2003 г.Игра, сделанная как можно более "юмористической".
Оками2006 г.Игра, визуальное оформление которой имитирует стиль суми-э (японское рисование тушью).
Guilty Gear Xrd2014 г.Игра-файтинг, в которой используются 3D-персонажи с заштрихованным цветом и ограниченная анимация для имитации вида 2D-спрайтов
Vue Xstream2015 г.Программное обеспечение для создания трехмерной среды с рендерером NPR с различными предустановками эмуляции традиционного стиля
Возвращение Обра Динна2018 г.3D-игра, выполненная в уникальном монохромном стиле пуантилистов.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Председатель-Баскетт, Лес (1990-09-01). «Материалы 17-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивной технике» . СИГГРАФ . ACM. ISBN 978-0897913447.
  2. ^ Саймон, Скофилд (март 1994). Нефотореалистичный рендеринг: критический анализ и предлагаемая система . eprints.mdx.ac.uk (phd). Мидлсексский университет . Проверено 3 июля 2018 .
  3. ^ СИТИА, ©. "Официальный сайт фестиваля и международного кино анимации Анси" . www.annecy.org . Проверено 20 апреля 2018 года .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  4. ^ [1]
  5. ^ Дрю Кард; Джейсон Л. Митчелл. «Не фотореалистичный рендеринг с использованием пиксельных и вершинных шейдеров» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) на 2011-06-15 . Проверено 8 марта 2010 . , взяты из Wolfgang F. Engel (1996). Direct3D SHADERX: Советы и методы работы с вершинными и пиксельными шейдерами . 87 Библиотека разработчика игр Wordware. Издательство Wordware. ISBN 978-1556220418.
  6. ^ Художественная стилизация на основе изображений и видео . Вычислительная визуализация и зрение. Springer. 2013. ISBN. 9781447145189.
  7. ^ Kyprianidis, Ян Эрик; Колломоссе, Джон; Ван, Тинхуай; Изенберг, Тобиас (2013). «Современное искусство»: систематика методов художественной стилизации изображений и видео » . IEEE Transactions по визуализации и компьютерной графике . 19 (5): 866–885. DOI : 10.1109 / TVCG.2012.160 . PMID 22802120 . S2CID 2656810 .  
  8. ^ Litwinowicz, Питер (1997). «Обработка изображений и видео для эффекта импрессионизма». Материалы 24-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным техникам - SIGGRAPH '97 . С. 407–414. DOI : 10.1145 / 258734.258893 . ISBN 0897918967. S2CID  13139308 .
  9. ^ Сираиси, Мичио; Ямагути, Ясуси (2000). «Алгоритм автоматического рисования на основе аппроксимации локального исходного изображения». Материалы первого международного симпозиума по нефотореалистичной анимации и рендерингу - NPAR '00 . С. 53–58. DOI : 10.1145 / 340916.340923 . ISBN 1581132778. S2CID  16915734 .
  10. ^ «Живописный рендеринг с использованием яркости изображения». 2002: 122–128. CiteSeerX 10.1.1.7.5383 .  Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ https://www.cs.utah.edu/~shirley/papers/painting.pdf
  12. ^ https://mrl.nyu.edu/publications/image-analogies/analogies-72dpi.pdf

Дальнейшее чтение [ править ]

Некоторые ключевые документы в развитии NPR:

  • « Раскраска по номерам: абстрактные изображения », Пол Хэберли , SIGGRAPH 90
  • « Понятная визуализация трехмерных форм », Сайто и Такахаши, SIGGRAPH 90
  • " Мокрый и липкий: новая модель компьютерной живописи ", Тунд Кокшотт, докторская диссертация, Университет Глазго, 1991
  • " Компьютерная иллюстрация пером и чернилами ", Винкенбах и Салезин, SIGGRAPH 94
  • « Интерактивная иллюстрация пером и тушью» Солсбери, Андерсона, Барзеля, Салезина, SIGGRAPH 94
  • « Живописный рендеринг для анимации », Барб Мейер, SIGGRAPH 96
  • « Нефотореалистичная модель освещения для автоматической технической иллюстрации », Эми Гуч , Брюс Гуч, Питер Ширли , Элейн Коэн , SIGGRAPH 98

Внешние ссылки [ править ]

  • Мокрый и липкий фильм Тунде Кокшотта еще раз
  • Стилизованное изображение в компьютерной графике: аннотированный обзор онлайн-ресурсов NPR
  • Конференция NPAR
  • Blender NPR: предназначен для стилизации и нефотореалистичного рендеринга
  • Онлайн-система NPR на основе изображений