Representación no fotorrealista
Estilo de renderizado
Un sombreador normal (izquierda) y un sombreador NPR que utiliza cel-shading (derecha)

La representación no fotorrealista ( NPR , por sus siglas en inglés) 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 centran en el fotorrealismo . La NPR se inspira en otros modos artísticos como la pintura , el dibujo , la ilustración técnica y los dibujos animados . La 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 requerida ]

Historia y crítica del término

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

El término ha recibido algunas críticas:

  • El término " fotorrealismo " tiene significados diferentes para los investigadores gráficos (ver " representación fotorrealista ") y los artistas. Para los artistas, que son los consumidores objetivo de las técnicas de NPR, se refiere a una escuela de pintura que se centra en reproducir el efecto de una lente de cámara , con toda la distorsión e hiperreflejos [ se necesita definición ] que crea. Para los investigadores gráficos, sin embargo, se refiere a una imagen que es visualmente indistinguible de la realidad. De hecho, los investigadores gráficos agrupan los tipos de distorsiones visuales que utilizan los pintores fotorrealistas en el "no fotorrealismo".
  • Describir algo por lo que no es es problemático. Comparaciones equivalentes (inventadas) podrían ser "biología no relacionada con los elefantes" o "matemática no geométrica". Los investigadores de la NPR han declarado que esperan que el término desaparezca con el tiempo y sea reemplazado por el término ahora más general "gráficos por computadora", siendo "gráficos fotorrealistas" el término utilizado para describir los gráficos por computadora "tradicionales". [ cita requerida ]
  • Muchas técnicas que se utilizan para crear imágenes "no fotorrealistas" no son técnicas de renderización , sino técnicas de modelado o técnicas de posprocesamiento. Si bien estas últimas se conocen como "renderización basada en imágenes", las técnicas de modelado basadas en bocetos no pueden incluirse técnicamente en esta categoría, lo que resulta muy incómodo para los organizadores de congresos.

La primera conferencia sobre animación y renderización no fotorrealistas [ ¿cuándo? ] incluyó un debate sobre posibles nombres alternativos. Entre los sugeridos estaban "gráficos expresivos", "renderizado artístico", "gráficos no realistas", "renderizado basado en el arte" y "psicografía". Todos estos términos se han utilizado en varios artículos de investigación sobre el tema, pero el término "no fotorrealista" parece haberse impuesto.

La primera reunión técnica dedicada a la NPR fue el Simposio sobre Animación y Renderizado No Fotorrealista (NPAR) patrocinado por la ACM en 2000. El NPAR se celebra tradicionalmente junto con el Festival de Cine de Animación de Annecy, [3] y se lleva a cabo en años pares. A partir de 2007, el NPAR comenzó a celebrarse también en años impares, junto con el SIGGRAPH de la ACM . [4]

3D

Un ejemplo de NPR utilizado para ilustraciones técnicas

La NPR tridimensional es el estilo que se ve con más frecuencia en los videojuegos y las películas. El resultado de esta técnica es casi siempre un modelo 3D que se ha 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 solo se modifica el material aplicado a la superficie. Con la 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 cel y el sombreado 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 en despiece , ayudan en gran medida a mostrar la ubicación de las piezas en un sistema complejo.

2D

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

La entrada a un sistema NPR bidimensional es normalmente una imagen o un vídeo. La salida es normalmente una representación artística de esa imagen de entrada (por ejemplo, en un estilo de acuarela, pictórico o esbozado), aunque algunos NPR 2D sirven para fines no artísticos, por ejemplo, la visualización de datos.

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

Se podría decir que el primer ejemplo de NPR 2D es " Paint by Numbers " de Paul Haeberli en SIGGRAPH 1990. Esta técnica (y otras técnicas interactivas similares) proporcionan al usuario un lienzo en el que puede "pintar" utilizando el cursor: a medida que 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 las diferentes áreas de la imagen.

Posteriormente, a finales de los años noventa, se utilizaron operaciones básicas de procesamiento de imágenes mediante operadores de gradiente [9] o momentos estadísticos [10] para automatizar este proceso y minimizar la interacción del usuario (aunque el control artístico sigue estando en manos del usuario mediante la configuración de parámetros de los algoritmos). Esta automatización permitió la aplicación práctica de la NPR 2D 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 artificial, como los operadores de prominencia de imagen [11] o de segmentación [12] , para determinar la ubicación de los trazos. En esa época, el aprendizaje automático comenzó a influir en los algoritmos de estilización de imágenes, en particular en la analogía de imágenes [13] , que podía 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 NPR 2D 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 la simulación de acuarela .

Representación artística

La representación artística es la aplicación de estilos de arte visual a la representación. En el caso de los estilos de representación fotorrealistas , el énfasis está en la reproducción precisa de la luz y la sombra 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 representación que combinan el fotorrealismo con el no fotorrealismo se conocen como estilos de representación hiperrealistas .

Películas y juegos destacados

En esta sección se enumeran algunos usos fundamentales de las técnicas de 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.

Cortometrajes
Amenaza tecnológica1988Uso temprano del sombreado de dibujos animados junto con personajes de dibujos animados al estilo de Tex Avery
Planeta gaseoso1992Representación 3D de un boceto a lápiz realizado por Eric Darnell
Pesca2000Representación 3D en estilo acuarela de David Gainey
Snack y bebida de RoadHead
1998
1999		Cortometrajes creados con Rotoshop por Bob Sabiston
Ryan2004Proyección no lineal y otras distorsiones de la geometría 3D
La niña que lloraba flores2008Representación en estilo acuarela de Auryn
Largometrajes
¿Qué sueños pueden venir?1998Representación pictórica en la secuencia del "mundo pintado"
Tarzán1999Primer uso del sistema "Deep Canvas" de Disney
Vida de vigilia2001Primer uso de rotoshop en un largometraje
Un escáner oscuro2006"Un proceso de animación de 15 meses"
Videojuegos y otro software
Radio de la jet set2000Uso temprano del sombreado de dibujos animados en los videojuegos
Boceto Up2000Software de modelado tipo boceto con renderizado de dibujos animados
La leyenda de Zelda: The Wind Waker2002Uno de los juegos cel-shaded más conocidos
Crónicas de Valkyria2008Utiliza varias técnicas de NPR en el juego, incluido un método de sombreado similar a un boceto.
XIII2003Un juego lo más "cómico" posible
Okami2006Un juego cuyos elementos visuales emulan el estilo del sumi-e (pintura con tinta japonesa)
Equipo culpable XRD2014Juego de lucha que utiliza personajes 3D sombreados en celuloide con animación limitada para imitar el aspecto de sprites 2D.
Vista Xstream2015Software de creación de entornos 3D que incluye un renderizador NPR con varios ajustes preestablecidos que emulan estilos de arte tradicionales
El regreso de la Obra Dinn2018Un juego 3D renderizado en un estilo monocromático y puntillista único.
Jardín colector2019Un juego de rompecabezas en 3D que utiliza geometría imposible , notable por sus novedosas técnicas de sombreado de bordes. [14]

Referencias

  1. ^ Baskett, Forest (1990). Actas de la 17.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '90 . doi :10.1145/97879. ISBN 978-0-201-50933-5.S2CID12199502  .​[ página necesaria ]
  2. ^ Schofield, Simon (marzo de 1994). Representación no fotorrealista: un examen crítico y un 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}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  5. ^ Drew, Card (2002). "Renderizado no fotorrealista con sombreadores de píxeles y vértices". En Engel, Wolfgang F. (ed.). Direct3D Shaderx: consejos y técnicas para sombreadores de vértices y píxeles . 87Wordware Game Developer's Library. Wordware Publishing. págs. 319–333. CiteSeerX 10.1.1.360.918 . ISBN.  978-1-55622-041-8.
  6. ^ Bénard, Pierre; Hertzmann, Aaron (2019). "Dibujos lineales a partir de modelos 3D: un tutorial". Fundamentos y tendencias en gráficos y visión por computadora . 11 (1–2): 1–159. arXiv : 1810.01175 . doi :10.1561/0600000075. S2CID  52912187.
  7. ^ Rosin, Paul; Collomosse, John, eds. (2013). Estilización artística basada en imágenes y vídeos . Imágenes y visión computacionales. Vol. 42. doi :10.1007/978-1-4471-4519-6. ISBN 978-1-4471-4518-9.S2CID40656135  .​[ página necesaria ]
  8. ^ Kyprianidis, Jan Eric; Collomosse, John; Wang, Tinghuai; Isenberg, Tobias (mayo de 2013). "Estado del 'arte': una taxonomía de técnicas de estilización artística para imágenes y vídeo" (PDF) . IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics . 19 (5): 866–885. doi :10.1109/TVCG.2012.160. PMID  22802120. S2CID  2656810.
  9. ^ Litwinowicz, Peter (1997). "Procesamiento de imágenes y vídeo para un efecto impresionista". Actas de la 24.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '97 . pp. 407–414. doi :10.1145/258734.258893. ISBN 978-0-89791-896-1. Número de identificación del sujeto  13139308.
  10. ^ Shiraishi, Michio; Yamaguchi, Yasushi (2000). "Un algoritmo para la representación pictórica automática basada en la aproximación de imágenes de origen local". Actas del primer simposio internacional sobre animación y representación no fotorrealistas - NPAR '00 . págs. 53–58. doi :10.1145/340916.340923. ISBN 978-1-58113-277-9.S2CID16915734  .​
  11. ^ Collomosse, JP; Hall, PM (2002). "Representación pictórica utilizando la prominencia de la imagen". Actas de la 20.ª Conferencia Eurographics del Reino Unido . pp. 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, Peter (2002). "Visión artística". Actas del segundo simposio internacional sobre animación y renderización no fotorrealistas - NPAR '02 . p. 83. CiteSeerX 10.1.1.10.1761 . doi :10.1145/508530.508545. ISBN  978-1-58113-494-0.S2CID 1146198  .
  13. ^ Hertzmann, Aaron; Jacobs, Charles E.; Oliver, Nuria; Curless, Brian; Salesin, David H. (2001). "Image analogies". Actas de la 28.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador 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. Número de identificación del sujeto  2201072.
  14. ^ Brussee, Arthur; Saraev, Andrew; Chyr, William (2020). "Eso es todo: retrospectiva de renderizado de Manifold Garden". Charlas de la conferencia del Grupo de interés especial en gráficos por computadora y técnicas interactivas . págs. 1–2. doi :10.1145/3388767.3407385. ISBN 978-1-4503-7971-7. Número de identificación del sujeto  221178781.

Lectura adicional

Algunos artículos clave en el desarrollo de NPR son:

  • Haeberli, Paul (1990). "Pintar por números: Representaciones abstractas de imágenes". ACM SIGGRAPH Computer Graphics . 24 (4): 207–214. CiteSeerX  10.1.1.94.8782 . doi :10.1145/97880.97902.
  • Saito, Takafumi; Takahashi, Tokiichiro (1990). "Representación comprensible de formas tridimensionales". Gráficos por computadora ACM SIGGRAPH . 24 (4): 197–206. CiteSeerX  10.1.1.83.4139 . doi :10.1145/97880.97901.
  • Cockshott, Malcolm Tunde (1991). Húmedo y pegajoso: un nuevo modelo para la pintura por ordenador (tesis). ProQuest  2124902248.
  • Winkenbach, Georges; Salesin, David H. (1994). "Ilustración con lápiz y tinta generada por ordenador". Actas de la 21.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '94 . págs. 91–100. doi :10.1145/192161.192184. ISBN 978-0-89791-667-7. Número de identificación del sujeto  3234749.
  • Salisbury, Michael P.; Anderson, Sean E.; Barzel, Ronen; Salesin, David H. (1994). "Ilustración interactiva con pluma y tinta". Actas de la 21.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '94 . págs. 101–108. doi :10.1145/192161.192185. ISBN 978-0-89791-667-7.S2CID1098501  .​
  • Meier, Barbara J. (1996). "Representación pictórica para animación". Actas de la 23.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '96 . pp. 477–484. CiteSeerX  10.1.1.126.7091 . doi :10.1145/237170.237288. ISBN 978-0-89791-746-9.S2CID 1199189  .
  • Gooch, Amy; Gooch, Bruce; Shirley, Peter; Cohen, Elaine (1998). "Un modelo de iluminación no fotorrealista para la ilustración técnica automática". Actas de la 25.ª conferencia anual sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas - SIGGRAPH '98 . págs. 447–452. CiteSeerX  10.1.1.435.1775 . doi :10.1145/280814.280950. ISBN . 978-0-89791-999-9.S2CID 1411270  .
  • Wet and Sticky, de Tunde Cockshott, revisitado
  • Representación estilizada en gráficos de computadora: un estudio comentado de recursos de NPR en línea
  • Conferencia NPAR
  • Blender NPR: dedicado a la estilización y la representación no fotorrealista
  • Sistema NPR basado en imágenes en línea
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