Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"Компьютерные изображения" перенаправляются сюда. Для использования в других целях, см CGI (значения) .
Трехмерная (3D)
компьютерная графика
Activemarker2.PNG
Основы
Основное использование
похожие темы
Компьютернаявыставка цифрового искусства Morphogenetic Creations Энди Ломаса в Watermans Arts Center , западный Лондон , 2016 год.

Компьютерные изображения ( CGI ) - это применение компьютерной графики для создания изображений в искусстве , печатных СМИ, видеоиграх , симуляторах , компьютерной анимации и визуальных эффектов в фильмах, телепрограммах , короткометражках, рекламных роликах и видео. Изображения могут быть динамическими или статическими, а также могут быть двухмерными (2D) , хотя термин «CGI» чаще всего используется для обозначения трехмерной компьютерной графики, используемой для создания персонажей, сцен и специальных эффектов в фильмах и на телевидении. , который описывается как «CGI-анимация». Впервые он был использован в фильме 1986 года.Полет штурмана (фильм) . [1]

Развитие компьютерной графики привело к появлению виртуальной кинематографии в 1990-х годах, когда видение моделируемой камеры не ограничивается законами физики. Доступность программного обеспечения CGI и увеличенная скорость работы компьютеров позволили отдельным художникам и небольшим компаниям создавать фильмы, игры и произведения искусства профессионального уровня со своих домашних компьютеров. [ необходима цитата ]

Термин виртуальный мир относится к агентным интерактивным средам, которые сейчас [ когда? ] создан с помощью CGI.

Статические изображения и пейзажи [ править ]

См. Также: Фрактальный пейзаж и Генератор декораций.
Фрактальный пейзаж .

Анимированные изображения не только являются частью компьютерных изображений; естественно выглядящие пейзажи (например, фрактальные пейзажи ) также создаются с помощью компьютерных алгоритмов . Простым способом создания фрактальных поверхностей является использование расширения метода треугольной сетки , основанного на построении некоторого частного случая кривой де Рама , например смещения средней точки . [2] Например, алгоритм может начинаться с большого треугольника, затем рекурсивно увеличивать масштаб, разделяя его на четыре меньших треугольника Серпинского , а затем интерполировать высоту каждой точки от ближайших соседей. [2] Создание броуновской поверхности.может быть достигнуто не только путем добавления шума при создании новых узлов, но и путем добавления дополнительного шума на нескольких уровнях сетки. [2] Таким образом, топографическая карта с различными уровнями высоты может быть создана с использованием относительно простых фрактальных алгоритмов. Некоторые типичные, простые в программировании фракталы, используемые в CGI, - это плазменный фрактал и более драматичный фрактал разломов . [3]

Многие конкретные методы были исследованы и разработаны для создания высокофокусированных компьютерных эффектов - например, использование конкретных моделей для представления химического выветривания камней для моделирования эрозии и создания «состаренного вида» для данной поверхности на основе камня. [4]

Архитектурные сцены [ править ]

Компьютерное изображение дома на закате, созданное в Blender .

Современные архитекторы пользуются услугами фирм компьютерной графики для создания трехмерных моделей как для заказчиков, так и для строителей. Эти компьютерные модели могут быть более точными, чем традиционные чертежи. Архитектурная анимация (которая представляет собой анимационные фильмы о зданиях, а не интерактивные изображения) также может использоваться, чтобы увидеть возможные отношения здания к окружающей среде и окружающим зданиям. Рендеринг архитектурных пространств без использования бумаги и карандашей в настоящее время является широко распространенной практикой с рядом компьютерных систем архитектурного проектирования. [5]

Инструменты архитектурного моделирования позволяют архитектору визуализировать пространство и выполнять «обходы» в интерактивном режиме, тем самым обеспечивая «интерактивную среду» как на уровне города, так и на уровне зданий. [6] Конкретные приложения в архитектуре включают в себя не только определение строительных конструкций (таких как стены и окна) и проходов, но и влияние света и то, как солнечный свет повлияет на конкретный дизайн в разное время дня. [7]

Инструменты архитектурного моделирования в настоящее время становятся все более доступными в Интернете. Однако качество интернет-систем по-прежнему отстает от сложных внутренних систем моделирования. [8]

В некоторых приложениях компьютерные изображения используются для «обратного проектирования» исторических зданий. Например, компьютерная реконструкция монастыря в Георгентале в Германии была получена на основе руин монастыря, но дает зрителю «внешний вид» того, как это здание выглядело в свое время. [9]

Анатомические модели [ править ]

См. Также: Медицинские изображения , Visible Human Project , Google Body и Living Human Project.
КТ-АНГИОПУЛЬМОНОГРАФИЯ изображение , сформированное с помощью компьютера из коллекции рентгеновских лучей .

Компьютерные модели, используемые в скелетной анимации , не всегда анатомически правильны. Однако такие организации, как Институт научных вычислений и визуализации , разработали анатомически правильные компьютерные модели. Компьютерные анатомические модели могут использоваться как в учебных, так и в операционных целях. На сегодняшний день большое количество медицинских изображений, созданных художниками, продолжают использоваться студентами-медиками, например, изображения Фрэнка Х. Неттера , например, изображения сердца . Тем не менее, ряд анатомических моделей онлайн становится доступным.

Рентген одного пациента не является компьютерным изображением, даже если он оцифрован. Однако в приложениях, которые включают компьютерную томографию , трехмерная модель автоматически создается из множества односрезовых рентгеновских лучей, создавая "компьютерное изображение". Приложения, включающие магнитно-резонансную томографию, также объединяют ряд «снимков» (в данном случае с помощью магнитных импульсов) для создания составного внутреннего изображения.

В современных медицинских приложениях модели, ориентированные на пациента, создаются в «компьютерной хирургии». Например, при полной замене коленного сустава создание подробной модели для конкретного пациента может быть использовано для тщательного планирования операции. [10] Эти трехмерные модели обычно извлекаются из нескольких компьютерных томографов соответствующих частей анатомии пациента. Такие модели также можно использовать для планирования имплантации аортального клапана , одной из распространенных процедур лечения сердечных заболеваний . Учитывая, что форма, диаметр и положение коронарных отверстий могут сильно различаться от пациента к пациенту, удаление (по данным компьютерной томографии)) модели, которая очень похожа на анатомию клапана пациента, может оказаться очень полезным при планировании процедуры. [11]

Изображения ткани и кожи [ править ]

Компьютерный мокрый мех.

Модели ткани обычно делятся на три группы:

  • Геометрическо-механическая структура при пересечении пряжи
  • Механика сплошных эластичных листов
  • Геометрические макроскопические особенности ткани. [12]

На сегодняшний день заставить одежду цифрового персонажа автоматически складываться естественным образом остается сложной задачей для многих аниматоров. [13]

Помимо использования в кино, рекламе и других формах публичного показа, изображения одежды, сгенерированные компьютером, в настоящее время обычно используются ведущими дизайнерскими фирмами. [14]

Задача рендеринга изображений кожи человека включает три уровня реализма:

  • Фотореализм в воспроизведении настоящей кожи на статическом уровне
  • Физический реализм, напоминающий его движения
  • Функциональный реализм напоминает реакцию на действия. [15]

Самые тонкие видимые элементы, такие как мелкие морщинки и поры кожи, имеют размер около 100 мкм или 0,1 миллиметра . Кожа может быть смоделирована как 7- мерная функция двунаправленной текстуры (BTF) или как набор функций распределения двунаправленного рассеяния (BSDF) по поверхности цели.

Интерактивное моделирование и визуализация [ править ]

Основная статья: Интерактивная визуализация

Интерактивная визуализация - это визуализация данных, которые могут динамически изменяться и позволяют пользователю просматривать данные с разных точек зрения. Области применения могут значительно различаться, от визуализации структур потока в гидродинамике до конкретных приложений автоматизированного проектирования . [16] Отображаемые данные могут соответствовать определенным визуальным сценам, которые меняются по мере взаимодействия пользователя с системой - например, имитаторы, такие как имитаторы полета , широко используют методы CGI для представления мира. [17]

На абстрактном уровне процесс интерактивной визуализации включает в себя «конвейер данных», в котором необработанные данные обрабатываются и фильтруются в форму, которая делает их пригодными для визуализации. Это часто называют «данными визуализации» . Затем данные визуализации преобразуются в «представление визуализации», которое может быть передано в систему визуализации. Обычно это называется «визуализируемым представлением» . Это представление затем отображается как отображаемое изображение. [17] Когда пользователь взаимодействует с системой (например, с помощью джойстика для изменения своего положения в виртуальном мире), необработанные данные передаются по конвейеру для создания нового визуализированного изображения, что часто делает эффективность вычислений в реальном времени ключевым моментом. в таких приложениях.[17][18]

Компьютерная анимация [ править ]

Основная статья: Компьютерная анимация
Смотрите также: История компьютерной анимации
Воспроизвести медиа
Фильмы Machinima по своей природе являются CGI-фильмами.

Хотя компьютерные изображения пейзажей могут быть статичными, компьютерная анимация применяется только к динамическим изображениям, напоминающим фильм. Однако в целом термин компьютерная анимация относится к динамическим изображениям, которые не допускают взаимодействия с пользователем, а термин виртуальный мир используется для интерактивных анимированных сред.

Компьютерная анимация, по сути, является цифровым преемником искусства покадровой анимации 3D-моделей и покадровой анимации 2D-иллюстраций. Компьютерная анимация более управляема, чем другие, более физически обоснованные процессы, такие как создание миниатюр для снимков с эффектами или наем статистов для массовых сцен, а также потому, что это позволяет создавать изображения, которые невозможно было бы реализовать с помощью других технологий. Это также позволяет одному художнику-графику создавать такой контент без использования актеров, дорогих декораций или реквизита.

Чтобы создать иллюзию движения, изображение отображается на экране компьютера и многократно заменяется новым изображением, которое похоже на предыдущее изображение, но с небольшим сдвигом во временной области (обычно со скоростью 24 или 30 кадров в секунду). . Эта техника идентична тому, как достигается иллюзия движения на телевидении и в кино .

Виртуальные миры [ править ]

Основная статья: Виртуальный мир
Желтая подводная лодка в Second Life .
Металлические шары.

Виртуальный мир - это смоделированная среда , которая позволяет пользователю взаимодействовать с анимированными персонажами или взаимодействовать с другими пользователями с помощью анимированных персонажей, известных как аватары . Виртуальные миры предназначены для его пользователей населяют и взаимодействуют между собой , и этот термин стал сегодня главным образом синонимом интерактивных 3D виртуальных сред, где пользователи принимают форму аватар видны другими графический. [19] Эти аватары обычно изображаются как текстовые, двухмерные или трехмерные графические изображения, хотя возможны и другие формы [20] (слуховые [21]и сенсорные ощущения например). Некоторые, но не все, виртуальные миры позволяют использовать несколько пользователей.

В залах суда [ править ]

Компьютерные изображения использовались в залах судебных заседаний, в основном с начала 2000-х годов. Однако некоторые эксперты утверждают, что это наносит ущерб. Они используются, чтобы помочь судьям или присяжным лучше визуализировать последовательность событий, доказательств или гипотез. [22] Однако исследование 1997 года показало, что люди плохо разбираются в интуиции физиков и легко поддаются влиянию компьютерных изображений. [23] Таким образом, важно, чтобы присяжные и другие лица, принимающие судебные решения, знали, что такие экспонаты представляют собой просто представление одной потенциальной последовательности событий.

Захват движения [ править ]

Основная статья: Захват движения

Компьютерные изображения часто используются в сочетании с захватом движения, чтобы лучше скрыть ошибки, возникающие с помощью компьютерной графики и анимации. Практическое применение компьютерных изображений ограничено тем, насколько реалистично они могут выглядеть. Нереалистичные или плохо обработанные компьютерные изображения могут привести к эффекту « Странной долины» . [24]Этот эффект относится к способности человека распознавать вещи, которые пугающе похожи на людей, но немного отличаются от них. Такая способность является недостатком обычных компьютерных изображений, которые из-за сложной анатомии человеческого тела часто не могут полностью воспроизвести их. Вот где в игру вступает захват движения. Художники могут использовать установку для захвата движения, чтобы снять кадры, на которых человек выполняет действие, а затем идеально воспроизвести это с помощью компьютерных изображений, чтобы они выглядели нормально.

Отсутствие анатомически правильных цифровых моделей способствует необходимости захвата движения, поскольку он используется с изображениями, созданными на компьютере. Поскольку компьютерные изображения отражают только внешнюю часть или кожу визуализируемого объекта, они не могут уловить бесконечно малые взаимодействия между взаимосвязанными группами мышц, которые используются для управления мелкой моторикой, например, при разговоре. Постоянное движение лица, когда оно издает звуки с помощью сформированных губ и движений языка, а также выражения лица, сопровождающие речь, трудно воспроизвести вручную. [25] Захват движения может уловить основное движение лицевых мышц и лучше воспроизвести визуальное сопровождение звука, как у Таноса Джоша Бролина.

См. Также [ править ]

  • 3D моделирование
  • Cinema Research Corporation
  • Затенение Cel
  • Аниме студия
  • База данных анимации
  • Список компьютерных анимационных фильмов
  • Цифровое изображение
  • Параллельный рендеринг
  • Photoshop - это стандартный в отрасли коммерческий инструмент для редактирования цифровых фотографий. Его аналог FOSS - GIMP .
  • Poser DIY CGI оптимизирован для мягких моделей
  • Трассировка лучей (графика)
  • Компьютерная графика в реальном времени
  • Шейдер
  • Виртуальный человек
  • Виртуальная студия
  • Виртуальный физиологический человек

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ Хирн, Маркус (2005). Кино Джорджа Лукаса . Нью-Йорк: Harry N. Abrams, Inc., стр. 156. ISBN  0-8109-4968-7 .
  2. ^ a b c Peitgen 2004 , стр. 462–466.
  3. ^ Жемчужины программирования игр 2 Марка А. ДеЛора 2001 ISBN 1-58450-054-9 стр. 240 [1] 
  4. ^ Цифровое моделирование материала появления на Джули Дорси , Холли Рашмеьер Франсуа X. Sillion 2007 ISBN 0-12-221181-2 страница 217 
  5. ^ Sondermann 2008 , стр. 8-15.
  6. ^ Интерактивные среды с программным обеспечением с открытым исходным кодом: 3D-пошаговые руководства Вольфганга Хёля, Вольфганга Хёля 2008 ISBN 3-211-79169-8, страницы 24-29 
  7. ^ Достижения в области компьютерных и информационных наук и инженерии Тареком Собом 2008 ISBN 1-4020-8740-3, страницы 136-139 
  8. ^ Энциклопедия мультимедийных технологий и сетей, том 1 Маргариты Пагани 2005 ISBN 1-59140-561-0, страница 1027 
  9. ^ Interac повествующий: Первая совместная международная конференция Ульрике Spierling, Николас Szilas 2008 ISBN 3-540-89424-1 страница 114-118 
  10. ^ Тотальное артропластика коленного сустава Йоханом Беллемансом, Майклом Д. Райсом, Ян М.К. Виктором 2005 ISBN 3-540-20242-0, страницы 241-245 
  11. ^ I. Waechter et al. Специфические для пациента модели для минимально инвазивной имплантации аортального клапана при обработке медицинских изображений и компьютерном вмешательстве - MICCAI 2010 под редакцией Тяньцзи Цзян, 2010 ISBN 3-642-15704-1 стр. 526-560 
  12. ^ Моделирование ткани и анимация Дональда Хауса, Дэвида Э. Брина 2000 ISBN 1-56881-090-3 стр. 20 
  13. ^ Фильм и фотография Яна Грэхема 2003 ISBN 0-237-52626-3 стр 21 
  14. ^ Дизайн одежды: культура и организация индустрии моды Вероникой Манлоу 2007 ISBN 0-7658-0398-4 стр. 213 
  15. ^ Справочник виртуальных людей Нади Магненат-Тальманн и Даниэль Тельманн, 2004 ISBN 0-470-02316-3, страницы 353-370 
  16. ^ Математическая оптимизация в компьютерной графике и зрении Луисом Велью, Пауло Сезаром Пинто Карвалью 2008 ISBN 0-12-715951-7 стр. 177 
  17. ^ a b c Интерактивные методы визуализации на основе графического процессора , Дэниел Вейскопф, 2006 ISBN 3-540-33262-6, страницы 1-8 
  18. ^ Тенденции в интерактивной визуализации Елены ван Зудиловой-Сейнстра, Тони Адриаансена, Роберта Льера 2008 ISBN 1-84800-268-8 страниц 1-7 
  19. ^ Кук, AD (2009). Пример проявления и значения социального присутствия в многопользовательской виртуальной среде. Докторская диссертация. Доступно онлайн
  20. ^ Biocca & Levy 1995 , стр. 40–44.
  21. ^ Begault 1994 , стр. 212.
  22. ↑ Компьютерные изображения влияют на результаты испытаний The Conversation, 31 октября 2013 г.
  23. ^ Кассин, SM (1997). «Компьютерная анимация и жюри: благоприятствующие и вредные эффекты». Закон и человеческое поведение . 40 (3): 269–281. DOI : 10.1023 / а: 1024838715221 . [2]
  24. ^ Паломяки, Юсси; Куннари, Антон; Дрозину, Марианна; Коверола, Мика; Лехтонен, Нура; Халонен, Юхо; Репо, Марко; Лаакасуо, Майкл (01.11.2018). «Оценка воспроизводимости эффекта сверхъестественной долины» . Гелион . 4 (11): e00939. DOI : 10.1016 / j.heliyon.2018.e00939 . ISSN 2405-8440 . PMID 30519654 .  
  25. ^ Пелаше, Екатерина ; Стидман, Марк; Бадлер, Норман (1991-06-01). «Лингвистические проблемы в лицевой анимации» . Центр моделирования и симуляции человека .

Источники [ править ]

  • Бего, Дюран Р. (1994). 3-D звук для виртуальной реальности и мультимедиа . AP Professional. ISBN 978-0-1208-4735-8.
  • Биокка, Франк; Леви, Марк Р. (1995). Коммуникация в эпоху виртуальной реальности . Лоуренс Эрлбаум Ассошиэйтс. ISBN 978-0-8058-1549-8.
  • Пайтген, Хайнц-Отто; Юргенс, Хартмут; Saupe, Дитмар (2004). Хаос и фракталы: новые рубежи науки . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-20229-7.
  • Зондерманн, Хорст (2008). Light Shadow Space: архитектурный рендеринг в Cinema 4D . Вена: Springer. ISBN 978-3-211-48761-7.

Внешние ссылки [ править ]

Ресурсы библиотеки о
компьютерных изображениях
  • Ресурсы в вашей библиотеке
  • Ресурсы в других библиотеках
  • Критическая история компьютерной графики и анимации - страница курса в Университете штата Огайо, которая включает в себя все материалы курса и обширные дополнительные материалы (видео, статьи, ссылки).
  • CG101: Справочник индустрии компьютерной графики ISBN 073570046X Уникальные и личные истории раннего производства компьютерной графики, а также исчерпывающий фундамент отрасли для всех уровней чтения. 
  • F / X Gods , Энн Томпсон, Wired, февраль 2005 г.
  • "История получает новый вид компьютерной графики" Тайфун Кинг, Click , BBC World News (19 ноября 2004 г.)
  • NIH Visible Human Gallery