Gráficos por computadora (informática)

El subcampo de la geometría estudia la representación de objetos tridimensionales en un entorno digital discreto. Dado que la apariencia de un objeto depende en gran medida de su exterior, las representaciones de contorno son las más utilizadas. Las superficies bidimensionales son una buena representación para la mayoría de los objetos, aunque pueden no ser variedades . Como las superficies no son finitas, se utilizan aproximaciones digitales discretas. Las mallas poligonales (y en menor medida las superficies de subdivisión ) son, con mucho, la representación más común, aunque las representaciones basadas en puntos se han popularizado recientemente (véase, por ejemplo, el Simposio sobre Gráficos Basados ​​en Puntos). ^{[ 10 ]} Estas representaciones son lagrangianas, lo que significa que las ubicaciones espaciales de las muestras son independientes. Recientemente, las descripciones de superficies eulerianas (es decir, donde las muestras espaciales son fijas), como los conjuntos de nivel , se han desarrollado como una representación útil para deformar superficies que experimentan muchos cambios topológicos ( siendo los fluidos el ejemplo más notable). ^{[ 11 ]}

Los subcampos de la geometría incluyen:

• Modelado implícito de superficies : un subcampo más antiguo que examina el uso de superficies algebraicas, geometría sólida constructiva , etc., para la representación de superficies.
• El procesamiento de geometría digital ( reconstrucción de superficies , simplificación, suavizado, reparación de mallas, parametrización , remallado, generación de mallas , compresión de superficies y edición de superficies) se engloba bajo este epígrafe. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}
• Geometría diferencial discreta: un campo naciente que define cantidades geométricas para las superficies discretas utilizadas en gráficos por computadora. ^{[ 15 ]}
• Gráficos basados ​​en puntos: un campo reciente que se centra en los puntos como representación fundamental de las superficies.
• Superficies de subdivisión
• Procesamiento de mallas fuera de la memoria principal: otro campo reciente que se centra en conjuntos de datos de mallas que no caben en la memoria principal.

El subcampo de la animación estudia las descripciones de superficies (y otros fenómenos) que se mueven o deforman con el tiempo. Históricamente, la mayor parte del trabajo en este campo se ha centrado en modelos paramétricos y basados ​​en datos, pero recientemente la simulación física ha ganado popularidad a medida que las computadoras se han vuelto más potentes computacionalmente.

Los subcampos de animación incluyen:

• Captura de rendimiento
• Animación de personajes
• Simulación física (por ejemplo, modelado de telas , animación de dinámica de fluidos , etc.)

El renderizado genera imágenes a partir de un modelo. Puede simular el transporte de la luz para crear imágenes realistas o, en el caso del renderizado no fotorrealista , crear imágenes con un estilo artístico particular . Las dos operaciones básicas del renderizado realista son el transporte (la cantidad de luz que pasa de un lugar a otro) y la dispersión (la interacción de las superficies con la luz).

Los subcampos de representación incluyen:

• El transporte de la luz describe cómo la iluminación en una escena se desplaza de un lugar a otro. La visibilidad es un componente fundamental del transporte de la luz.
• Dispersión: Los modelos de dispersión (cómo interactúa la luz con la superficie en un punto dado ) y sombreado (cómo varían las propiedades del material a lo largo de la superficie) se utilizan para describir la apariencia de una superficie. En gráficos, estos problemas se estudian a menudo en el contexto del renderizado, ya que pueden afectar sustancialmente el diseño de los algoritmos de renderizado . Las descripciones de la dispersión se suelen dar en términos de una función de distribución de dispersión bidireccional (BSDF). Esta última cuestión aborda cómo se distribuyen los diferentes tipos de dispersión a lo largo de la superficie (es decir, qué función de dispersión se aplica en cada lugar). Las descripciones de este tipo se suelen expresar con un programa llamado sombreador . (Existe cierta confusión, ya que la palabra "sombreador" se utiliza a veces para programas que describen la variación geométrica local ).
• Renderizado no fotorrealista
• Renderizado basado en la física : se ocupa de generar imágenes de acuerdo con las leyes de la óptica geométrica.
• Renderizado en tiempo real : se centra en el renderizado para aplicaciones interactivas, normalmente utilizando hardware especializado como las GPU.
• Reiluminación : área reciente relacionada con el renderizado rápido de escenas.

Entre los laboratorios industriales que realizan investigación gráfica innovadora se incluyen:

• Laboratorios de Tecnología Avanzada de Adobe
• MERL
• Microsoft Research – Gráficos
• Investigación de Nvidia

Entre los principales estudios cinematográficos que destacan por su investigación gráfica se incluyen:

• ILM
• PDI/Dreamworks Animation
• Pixar