Ebafotorealistlik renderdamine

Ebafotorealistlik (EFR) renderdamine on arvutigraafika osa, mis erinevalt traditsioonilisest fotorealismile keskenduvast arvutigraafikast keskendub mitmesugustele ekspressiivsetele stiilidele digitaalses kunstis. 

Ebafotorealistlik renderdamine on inspireeritud teistest kunstimeediumitest nagu maalimine, joonistamine, tehniline joonestamine ja animeeritud multifilmid. EFR on ilmunud filmides ja videomängudes cel-varjutusega animatsiooni näol (tuntud ka kui toonvarjutus), aga ka teaduslikus visualiseerimises, arhitektuurses projekteerimises ja eksperimentaalses animatsioonis.
pisi|Tavaline varjutus (vasakul) ja EFR varjutus kasutades cel-varjutust (paremal)

 Ajalugu ja termini kritiseerimine 
Mõiste "ebafotorealistlik renderdamine" arvatakse olevat kasutusele võetud SIGGRAPH 1990 paberikomisjoni poolt, mis pidas istungi “Ebafotorealistlik renderdamine”.

Seda terminit on kritiseeritud:

 Mõistel “fotorealism” on graafika uurijate ja kunstnike jaoks erinevad tähendused. Kunstnike jaoks, kes on EFR-i tehnikate sihttarbijad, viitab see maali koolkonnale, mis keskendub kaamera objektiivi efekti taasesitamisele koos kõigi selle tekitavate oma moonutuste ja hüperpeegeldustega. Graafika uurijate jaoks viitab see aga pildile, mida pole võimalik visuaalselt tegelikkusest eristada. Tegelikult koondavad graafika uurijad fotorealismi maalikunstnike visuaalsed moonutused “ebafotorealismiks”.
 Millegi kirjeldamine sellena, mida see ei ole, on problemaatiline. Samaväärilised (väljamõeldud) võrdlused võivad olla "mitte-elevantide bioloogia" või "mittegeomeetriline matemaatika". EFR-i uurijad on väitnud, et see termin lõpuks kaob ning asendatakse üldisema mõistega “arvutigraafika”, kus terminit “fotorealistlik renderdamine” kasutatakse traditsioonilise arvutigraafika kirjeldamiseks.
 Paljud tehnikad, mida kasutatakse “ebafotorealistlike” kujutiste renderdamiseks ei ole renderdamistehnikad, vaid modelleerimistehnikad või järeltöötlustehnikad. Kuigi viimaseid on hakatud nimetama “pildipõhiseks renderdamiseks” ei saa visandi-põhiseid modelleerimistehnikaid selle rubriigi alla lisada, mis on konverentside korraldajatele väga ebamugav.

Esimene ebafotorealistliku animatsiooni ja renderdamise konverents sisaldas arutelu võimalike alternatiivsete nimede üle. Ettepanekute seas olid “ekspressiivne graafika”, “kunstiline renderdamine”, “ebarealistlik graafika”, “kunstipõhine renderdamine” ja “psühhograafia”. Kõiki neid termineid on kasutatud samateemalistes uurimustes, aga termin “ebafotorealistlik” näib siiski olevat võimust võtnud.

Esimene EFR-ile pühendatud tehniline koosolek, Sümpoosion Ebafotorealistliku Renderdamise ja Animatsiooni Kohta (NPAR), toimus 2000. aastal ja oli ACM-i poolt sponsoreeritud. NPAR toimub traditsiooniliselt ühises asukohas Annecy Animeeritud Filmi Festivaliga, mis toimub paarisarvulistel aastatel. Alates 2007. aastast hakkas NPAR töötama ka paaritutel aastatel koos ACM SIGGRAPH-ga.

 3D 
pisi|Näide EFR kasutamisest tehnilises joonises
Kolmemõõtmeline EFR on stiil, mida on kõige rohkem näha videomängudes ja filmides. Sellise tehnika väljund on peaaegu alati 3D-mudel, mida on algsest sisendmudelist muudetud, et näidata uut kunstilist stiili. Paljudel juhtudel on mudeli geomeetria identne algse geomeetriaga ja muudetud on vaid pinnale lisatud materjali. Programmeeritavate GPU-de suurenenud saadavuse tõttu on varjutajad võimaldanud EFR efekte lisada ekraanil kuvatavale rasterpildile. Enamasti lisatakse 3D-geomeetriale EFR-tehnikaid selleks, et muuta stseenid kahemõõtmeliseks.

3D-kujutiste EFR tehnikad hõlmavad cel-varjutust ja Goochi varjutust.

Parema loetavuse huvides ei pruugi tehnilises suhtluses kõige kasulikumad tehnilised joonised olla ilmtingimata fotorealistlikud. Ebafotorealistlikud renderdused nagu plahvatusvaate diagrammid näitavad edukalt osade paigutust keerukas süsteemis.

 2D 
Kahemõõtmelise EFR süsteemi sisendiks on tavaliselt pilt või video. Väljund on tavaliselt kunstiline renderdus sisestatud kujutisest (näiteks akvarelli, maali või visandi stiilis), kuigi mõndadel 2D EFR süsteemidel on ka mitte-kunstilised eesmärgid, nt andmete visualiseerimine.

Kujutiste ja videote kunstiline renderdamine (tuntud ka kui kujutiste stiliseerimine keskendus traditsiooniliselt heuristilistele algoritmidele, mis püüavad jäljendada pintslitõmmete paigutust digitaalsele lõuendile.

Kõige varasem näide 2D EFR-ist on vaieldamatult Paul Haeberl-i 'Paint by Numbers', SIGGRAPH 1990. See (ja sarnased interaktiivsed tehnikad) pakuvad kasutajale lõuendi, millele ta saab kursori abil “maalida” - maalides ilmub stiliseeritud versioon kujutisest lõuendile. See on eriti kasulik inimestele, kes soovivad pildi erinevates kohtades kasutada erineva suurusega pintslitõmbeid.

Seejärel hakati 1990. aastate lõpus protsessi automeerimiseks ja kasutaja interaktsiooni vähendamiseks (kuigi kunstiline kontroll jäi siiski kasutajale läbi algoritmi parameetrite seadistamise) kasutama põhilisi pilditöötluse operatsioone, mis kasutasid gradient operaatoreid või statistilisi momente. See automatiseerimine võimaldas 2D EFR-i praktilist rakendust videos. Esimest korda rakendati seda filmi “What Dreams May Come” (1998) elavatel maalidel.

Keerukamad kujutise abstraktsiooni tehnikad töötati välja 2000. aastate alguses, kasutades arvutinägemise operaatoreid, näiteks kujutise esiletõstmise või segmenteerimise operaatoreid, et juhtida tõmbe paigutust. Umbes sellel ajal hakkas masinaõpe mõjutama kujutise stiliseerimise algoritme eriti kujutiste analoogiat, mis suutis õppida jäljendama juba olemasoleva kunstiteose stiili.

Süvaõppe populaarsuse kasv on tekitanud suuremat huvi kujutiste stiliseerimise vastu, eriti närvi stiilide ülekande algoritmidega, mis suudavad jäljendada laia valikut kunstistiile vaid üksikute visuaalsete näidete põhjal. Need algoritmid toetavad mobiilirakendusi, mis on võimelised sarnaseks tegevuseks nt Prisma.

Lisaks ülaltoodud stiliseerimismeetoditele käsitleb ka 2D ebafotorealistliku renderdamisega seotud tehnikate klass kunstilise meedia jäljendamist. Need meetodid hõlmavad tindi imbumise jäljendamist läbi erinevat tüüpi paberite ja ka pigmentide imbumist läbi vee akvarelli jäljendamiseks.

 Kunstiline renderdamine 
Kunstiline renderdamine on visuaalse kunsti stiilide rakendamine renderdamisel. Fotorealistlike renderdusstiilide puhul on rõhk valguse ja varju täpsel taasesitamisel ja objekti pinna omadustel, kompositsioonil või muudel üldisematel omadustel. Kui rõhk on ainulaadselt tõlgendavatel renderdusstiilidel, tõlgendab kunstnik visuaalset informatsiooni ning kuvab seda vastavalt kasutades valitud kunstimeediumi ja abstraktse kunsti abstraktsioonitaset. Arvutigraafikas tuntakse tõlgendatavaid renderdusstiile kui ebafotorealistlikke renderdusstiile, kuid neid võib kasutada ka tehniliste illustratsioonide lihtsustamiseks. Renderdamise stiile, mis kombineerivad fotorealismi ebafotorealismiga tuntakse hüperrealistlike renderdusstiilidena.

 Märkimisväärsed filmid ja mängud 
Selles jaotises on loetletud mõned EFR-tehnikate peamise kasutusviisid filmides, mängudes, tarkvaras. 
 Lühifilmid Technological Threat1988Toon-varjutuse varajane kasutamine koos Tex Svery stiilis koomiksitegelastega.Gas Planet1992Eric Darnelli 3D-renderdamine pliiatsigaFishing2000Akvarellstiilis 3D-renderdus David GaineyRoadHead

Snack and Drink1998

1999Bob Sabistoni Rotoshopiga loodud lühifilmid"Ryan"2004Mittelineaarne projektsioon ja muud 3D-geomeetria moonutusedThe Girl Who Cried Flowers2008Auryni akvarellistiilis renderdamine Mängufilmid What Dreams May Come1998Maaliline renderdus "painted world" järjestusesTarzan1999Disney "Deep Canvas" süsteemi esmakordne kasutamineWaking Life2001Rotoshopi esmakordne kasutamine mängufilmisA Scanner Darkly2006"a 15-month animation process" Videomängud ja muu tarkvara Jet Set Radio2000Toonvarjutuse varajane kasutamine videomängudesSketchUp2000Sketšilaadne modelleerimistarkvara koos toonrenderdusegaThe Legend of Zelda: The Wind Waker2002Üks tuntumaid cel-shaded mängeValkyria Chronicles2008Kasutab mängus mitmeid EFR tehnikaid, sealhulgas sketšilaadset varjutusmeetoditXIII2003Mäng, mis on tehtud võimalikult "koomilisena".Ōkami2006Mäng, mille visuaalid jäljendavad sumi-e stiili (Jaapani tindipesumaal).Guilty Gear Xrd2014Võitlusmäng, milles kasutatakse piiratud animatsiooniga 3D-tegelasiVue Xstream20153D-keskkonna loomise tarkvara , mis sisaldab EFR-renderdajat ja erinevaid traditsioonilisi kunstistiile jäljendavaid valmisseadeidReturn of the Obra Dinn2018A 3D game rendered in a unique monochrome, pointillist styleManifold Garden2019Võimatut geomeetriat kasutav 3D-mõistatusmäng, mis on tähelepanuväärne oma uudsete servade varjutamise tehnikate poolest.

 Viited 

Kategooria:Arvutigraafika