Считается, что термин «нефотореалистичный рендеринг» был придуман комитетом по документам SIGGRAPH 1990 года, который провел сессию под названием «Нефотореалистичный рендеринг». [1] [2]
Этот термин подвергся некоторой критике:
Термин « фотореализм » имеет разные значения для исследователей графики (см. « фотореалистичная визуализация ») и художников. Для художников, которые являются целевыми потребителями техник NPR, это относится к школе живописи, которая фокусируется на воспроизведении эффекта объектива камеры со всеми искажениями и гиперотражениями ( необходимо определение ) , которые он создает. Однако для исследователей графики это относится к изображению, которое визуально неотличимо от реальности. Фактически, исследователи графики относят те виды визуальных искажений, которые используют художники-фотореалисты, к «нефотореализму».
Описать что-то тем, чем оно не является , проблематично. Эквивалентными (выдуманными) сравнениями могут быть «неслоновья биология» или «негеометрическая математика». Исследователи NPR заявили, что они ожидают, что этот термин со временем исчезнет и будет заменен теперь более общим термином «компьютерная графика», при этом «фотореалистичная графика» является термином, используемым для описания «традиционной» компьютерной графики. [ нужна цитата ]
Многие методы, используемые для создания «нефотореалистичных» изображений, не являются методами рендеринга . Это методы моделирования или методы постобработки. Хотя последние стали называть «рендерингом на основе изображений», методы моделирования на основе эскизов технически не могут быть включены в эту рубрику, что очень неудобно для организаторов конференций.
Первая конференция по нефотореалистичной анимации и рендерингу [ когда? ] включало обсуждение возможных альтернативных названий. 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, тем не менее прижился.
Первым техническим совещанием, посвященным NPR, был спонсируемый ACM Симпозиум по нефотореалистичному рендерингу и анимации (NPAR) в 2000 году. NPAR традиционно проводится совместно с Фестивалем анимационных фильмов в Анси, [3] который проводится в четные годы. Начиная с 2007 года, NPAR также начал работать по нечетным годам и располагался совместно с ACM SIGGRAPH . [4]
3D
Трехмерное NPR — это стиль, который чаще всего встречается в видеоиграх и фильмах. Результатом применения этой техники почти всегда является 3D-модель , измененная по сравнению с исходной входной моделью для отображения нового художественного стиля. Во многих случаях геометрия модели идентична исходной геометрии, модифицируется только материал, нанесенный на поверхность. С увеличением доступности программируемых графических процессоров шейдеры позволили применять эффекты NPR к растровому изображению, которое должно отображаться на экране. [5] Большинство методов NPR, применяемых к трехмерной геометрии, предназначены для того, чтобы сцена выглядела двухмерной.
Для рисования стилизованных контуров и штрихов из 3D-моделей можно использовать множество методов, включая перекрывающие контуры и наводящие контуры. [6]
Для повышения удобочитаемости наиболее полезные технические иллюстрации для технической коммуникации не обязательно должны быть фотореалистичными. Нефотореалистичные изображения, такие как покомпонентные диаграммы, очень помогают продемонстрировать расположение частей в сложной системе.
2D
Входными данными для двумерной системы NPR обычно является изображение или видео. Выходные данные обычно представляют собой художественную визуализацию этих входных изображений (например, в акварельном, живописном или эскизном стиле), хотя некоторые 2D NPR служат нехудожественным целям, например, визуализации данных.
Художественная обработка изображений и видео (часто называемая стилизацией изображения [7] ) традиционно фокусируется на эвристических алгоритмах, которые стремятся имитировать расположение мазков кисти на цифровом холсте. [8]
Вероятно, самым ранним примером 2D NPR является « Рисование по номерам » Пола Хэберли на SIGGRAPH 1990. Это (и подобные интерактивные методы) предоставляют пользователю холст, на котором он может «рисовать» с помощью курсора — по мере того, как пользователь рисует. , на холсте раскрывается стилизованный вариант изображения. Это особенно полезно для людей, которые хотят имитировать мазки кисти разного размера в зависимости от разных областей изображения.
Впоследствии для автоматизации этого процесса и минимизации взаимодействия с пользователем в конце девяностых годов были использованы базовые операции обработки изображений с использованием операторов градиента [9] или статистических моментов [10] (хотя художественный контроль остается за пользователем посредством настройки параметров алгоритмов). Эта автоматизация позволила практическое применение 2D NPR к видео, впервые в живых картинах фильма « Куда приводят мечты» (1998).
Более сложные методы абстракции изображений были разработаны в начале 2000-х годов с использованием операторов компьютерного зрения, например, операторов заметности изображения [11] или сегментации [12] для управления размещением штрихов. Примерно в это же время машинное обучение начало влиять на алгоритмы стилизации изображений, особенно на аналогию изображений [13] , которые могли научиться имитировать стиль существующего произведения искусства.
Появление глубокого обучения возродило деятельность по стилизации изображений, в частности, с помощью алгоритмов нейронной передачи стилей (NST), которые могут имитировать широкий спектр художественных стилей на основе отдельных визуальных примеров. Эти алгоритмы лежат в основе мобильных приложений, способных на то же самое, например Prisma.
В дополнение к вышеупомянутым методам стилизации, родственный класс методов 2D NPR занимается моделированием художественных медиа. Эти методы включают моделирование диффузии чернил через различные виды бумаги , а также пигментов через воду для имитации акварели .
Художественный рендеринг
Художественный рендеринг — это применение стилей визуального искусства к рендерингу. В фотореалистичных стилях рендеринга упор делается на точное воспроизведение света и тени, а также свойств поверхности изображаемых объектов, композиции или других более общих качеств. Когда акцент делается на уникальные стили интерпретативного рендеринга, визуальная информация интерпретируется художником и отображается соответствующим образом с использованием выбранного художественного средства и уровня абстракции в абстрактном искусстве . В компьютерной графике стили интерпретирующей рендеринга известны как нефотореалистичные стили рендеринга, но могут использоваться для упрощения технических иллюстраций . Стили рендеринга, сочетающие фотореализм с нефотореализмом, известны как гиперреалистичные стили рендеринга.
Известные фильмы и игры
В этом разделе перечислены некоторые плодотворные варианты использования методов NPR в фильмах, играх и программном обеспечении. См. анимацию с сел-шейдингом, чтобы увидеть список вариантов использования мультяшной затенения в играх и фильмах.
Рекомендации
^ Баскетт, Форест (1990). Материалы 17-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '90 . дои : 10.1145/97879. ISBN 978-0-201-50933-5. S2CID 12199502.[ нужна страница ]
^ Шофилд, Саймон (март 1994 г.). Нефотореалистичный рендеринг: критический анализ и предлагаемая система (Диссертация).
^ "Официальный сайт фестиваля и международного рынка анимационных фильмов в Анси" . www.annecy.org . Проверено 20 апреля 2018 г.
^ «Архивная копия». siggraph.org . Архивировано из оригинала 21 декабря 1996 года . Проверено 13 января 2022 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Дрю, Кард (2002). «Нефотореалистичный рендеринг с помощью пиксельных и вершинных шейдеров». В Энгеле, Вольфганг Ф. (ред.). Direct3D Shaderx: советы и приемы вершинных и пиксельных шейдеров . 87Библиотека разработчиков игр Wordware. Издательство Wordware. стр. 319–333. CiteSeerX 10.1.1.360.918 . ISBN978-1-55622-041-8.
^ Бенар, Пьер; Герцманн, Аарон (2019). «Линейные рисунки из 3D-моделей: Учебное пособие». Основы и тенденции в компьютерной графике и зрении . 11 (1–2): 1–159. arXiv : 1810.01175 . дои : 10.1561/0600000075. S2CID 52912187.
^ Розин, Пол; Колломос, Джон, ред. (2013). Художественная стилизация изображений и видео . Вычислительная визуализация и зрение. Том. 42. дои : 10.1007/978-1-4471-4519-6. ISBN978-1-4471-4518-9. S2CID 40656135.[ нужна страница ]
^ Киприанидис, Ян Эрик; Колломос, Джон; Ван, Тинхуай; Айзенберг, Тобиас (май 2013 г.). «Состояние «искусства»: таксономия методов художественной стилизации изображений и видео» (PDF) . Транзакции IEEE по визуализации и компьютерной графике . 19 (5): 866–885. дои : 10.1109/TVCG.2012.160. PMID 22802120. S2CID 2656810.
^ Литвинович, Питер (1997). «Обработка изображений и видео для импрессионистического эффекта». Материалы 24-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '97 . стр. 407–414. дои : 10.1145/258734.258893. ISBN978-0-89791-896-1. S2CID 13139308.
^ Сираиси, Мичио; Ямагучи, Ясуши (2000). «Алгоритм автоматического живописного рендеринга, основанный на аппроксимации изображения из локального источника». Материалы первого международного симпозиума по нефотореалистичной анимации и рендерингу - NPAR '00 . стр. 53–58. дои : 10.1145/340916.340923. ISBN978-1-58113-277-9. S2CID 16915734.
^ Колломосс, JP; Холл, премьер-министр (2002). «Живописная визуализация с использованием выразительности изображения». Материалы 20-й конференции Eurographics UK . стр. 122–128. CiteSeerX 10.1.1.7.5383 . дои : 10.1109/EGUK.2002.1011281. ISBN978-0-7695-1518-2. S2CID 9610948.
^ Гуч, Брюс; Кумб, Грег; Ширли, Питер (2002). «Художественный взгляд». Материалы второго международного симпозиума по нефотореалистичной анимации и рендерингу - NPAR '02 . п. 83. CiteSeerX 10.1.1.10.1761 . дои : 10.1145/508530.508545. ISBN978-1-58113-494-0. S2CID 1146198.
^ Герцманн, Аарон; Джейкобс, Чарльз Э.; Оливер, Нурия; Керлесс, Брайан; Салезин, Дэвид Х. (2001). «Изобразительные аналогии». Материалы 28-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '01 . стр. 327–340. CiteSeerX 10.1.1.119.5127 . дои : 10.1145/383259.383295. ISBN978-1-58113-374-5. S2CID 2201072.
^ Брусси, Артур; Сараев, Андрей; Чир, Уильям (2020). «Вот и подошло: ретроспектива рендеринга Manifold Garden». Доклады конференции специальной группы по компьютерной графике и интерактивным технологиям . стр. 1–2. дои : 10.1145/3388767.3407385. ISBN978-1-4503-7971-7. S2CID 221178781.
Кокшотт, Малкольм Тунде (1991). Мокрый и липкий: новая модель компьютерной живописи (Диссертация). ПроКвест 2124902248.
Винкенбах, Жорж; Салезин, Дэвид Х. (1994). «Компьютерная иллюстрация, выполненная пером и тушью». Материалы 21-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '94 . стр. 91–100. дои : 10.1145/192161.192184. ISBN 978-0-89791-667-7. S2CID 3234749.
Солсбери, Майкл П.; Андерсон, Шон Э.; Барзель, Ронен; Салезин, Дэвид Х. (1994). «Интерактивная иллюстрация, выполненная пером». Материалы 21-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '94 . стр. 101–108. дои : 10.1145/192161.192185. ISBN 978-0-89791-667-7. S2CID 1098501.
Мейер, Барбара Дж. (1996). «Живописный рендеринг для анимации». Материалы 23-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '96 . стр. 477–484. CiteSeerX 10.1.1.126.7091 . дои : 10.1145/237170.237288. ISBN 978-0-89791-746-9. S2CID 1199189.
Гуч, Эми; Гуч, Брюс; Ширли, Питер; Коэн, Элейн (1998). «Нефотореалистичная модель освещения для автоматической технической иллюстрации». Материалы 25-й ежегодной конференции по компьютерной графике и интерактивным технологиям - SIGGRAPH '98 . стр. 447–452. CiteSeerX 10.1.1.435.1775 . дои : 10.1145/280814.280950. ISBN 978-0-89791-999-9. S2CID 1411270.
Внешние ссылки
Возвращение к фильму Тунде Кокшотта «Мокрый и липкий»
Стилизованное изображение в компьютерной графике: аннотированный обзор онлайн-ресурсов NPR.
конференция НПАР
Blender NPR: предназначен для стилизации и нефотореалистичного рендеринга