domingo, 28 de febrero de 2016

20) conclusiones del capitulo

Este capítulo de la tesis ha tratado sobre el origen de la perspectiva lineal y el uso de instrumentos ópticos durante el Renacimiento y su relación con las tecnologías utilizadas actualmente en la Realidad Virtual.

En éstas conclusiones se distinguirá en qué medida la RV es heredera de la perspectiva y la lente y en qué difiere de ellas. Igualmente se analizará brevemente el proceso constructivo y proyectivo de las reconstrucciones 3D en relación a las herramientas renacentistas.

Ante la pregunta inicial ¿qué tiene que ver  la perspectiva lineal y la óptica utilizada por los pintores desde el Renacimiento, con la RV surgida de las nuevas herramientas informáticas? ha surgido este apartado de la tesis.

Como primera respuesta de carácter amplio se considera que  ambas, un cuadro en perspectiva y la RV actual,  nacen de la necesidad humana de representar el mundo y al hombre que lo habita. Por medio de la representación se logra dotarle de sentido a través de una ficción. El artista interpreta y reduce el mundo exterior y su posición dentro de él para dar sentido a ambos. Para ello utiliza las diferentes herramientas que cada época pone a su alcance.

Dice Tomas Maldonado en su artículo: Mundo virtual y mundo real “No hay duda, por lo demás, de que esta capacidad de imaginar, plasmar y producir mundos ilusorios es una de las características más distintivas de nuestra especie. Pues los humanos somos, en primer lugar y por encima de todo, mitómanos infatigables, productores prolíficos de mundos simbólicos. Los mundos simbólicos cumplen un papel mediador entre nosotros y el mundo real. Y precisamente en esta esfera de la mediación simbólica es donde se desarrollan las diversas prácticas creativas, transmitidas durante milenios, del representar, o dicho de otro modo, del amueblar el mundo real con nuestra versión. (…)

Hay que hacer notar asimismo que esta práctica creativa siempre ha estado íntimamente ligada a la naturaleza de la técnica de producción empleada. En el campo, por ejemplo, de la representación visual esto es más que evidente. De hecho, un vistazo, por superficial que sea, a la historia de los medios técnicos de la figuración visual es iluminador en este aspecto. Su evolución es bien conocida. En un primer momento, como es sabido, el medio disponible era sólo el mecánico, mucho más tarde se tuvo acceso al medio químico-mecánico, fotoquímico y radiotécnico, para finalmente llegar, en los últimos decenios, al medio microelectrónico e informático.” (Maldonado)

Los medios tecnológicos que emergieron durante el Renacimiento y que se utilizaron en las representaciones pictóricas fueron tan importantes como ahora lo son las actuales herramientas informáticas. Se trata de tecnologías que influyen en distintos campos del pensamiento, y que aplicadas a la representación muestran la ficción que el hombre crea del mundo y la visión que tienen de sí mismo.  Las lentes del telescopio de Galileo son las mismas que utilizaron los pintores flamencos  y la perspectiva lineal, que conlleva una amplia abstracción matemática,  surge en un ambiente de artistas-científicos donde ambas disciplinas aún no están separadas. La ciencia de la perspectiva estuvo unida a los avances matemáticos posteriores. El ordenador actualmente es una herramienta indispensable en múltiples disciplinas, y en el área de la representación visual ha desencadenado un nuevo impulso de la conciencia del espacio y una actualización de la perspectiva lineal.

Una reconstrucción en 3D es heredera de la pintura renacentista. A continuación se analizarán algunas semejanzas y diferencias que se dan entre ambas:

Semejanzas:

1) Proyección en perspectiva sobre un plano bidimensional.

En una reconstrucción en 3D al igual que en un cuadro renacentista se representa un mundo nuevo, en ambos casos virtual, que podemos observar en un plano de proyección de forma semejante a como percibimos el mundo que nos rodea. Se proyecta un espacio tridimensional en un plano de dos dimensiones y siempre en referencia al punto de vista del observador.  En la pintura se parte del mundo real tridimensional y en la RV de un modelo virtual 3D previamente construido.

En la pintura el plano de proyección es el propio lienzo, o fresco pintado en la pared. Cuando se trata de una reconstrucción virtual podemos ver una o múltiples (movimiento) proyecciones en perspectiva en la pantalla del ordenador.

Con la utilización de gafas 3D estereoscópicas la proyección en perspectiva se efectúa sobre dos planos  bidimensionales. En este caso se maneja la  geometría epipolar que difiere de la perspectiva lineal, visión de un solo ojo, en que utiliza dos puntos de vista. Fisiológicamente la lente del ojo proyecta la imagen en nuestra retina, como utilizamos ambos ojos las imágenes difieren ligeramente y son transformadas por el cerebro en una representación espacial tridimensional,  que proporciona información de profundidad. En este caso se observa una mayor semejanza con la forma fisiológica  de ver la realidad y se trata de un estado mayor de inmersión en comparación con las imágenes que observamos en la pantalla del ordenador. Por primera vez en mucho tiempo desaparece el cuadro ventana, plano de proyección renacentista, que ha pervivido a través del desarrollo tecnológico, (pintura en perspectiva, fotografía, cine, TV, pantalla del ordenador) y el usuario se encuentra ahora inmerso en el mundo virtual.

 La evolución y distancia de la RV respecto a la  perspectiva renacentista, se realiza primero a través del movimiento y por último mediante la acción y la inmersión del espectador en un mundo virtual.

2) Experiencia y análisis espacial. 

Según Marchan la realidad virtual está relacionada con la conciencia espacial del mismo modo que la perspectiva lineal renacentista, que supuso un primer grado de inmersión espacial.  “La realidad virtual se empleó inicialmente en los ambientes científicos para designar las tecnologías audiovisuales de la simulación en el ciberespacio, pues la virtualidad es ante todo un fenómeno de nuestra conciencia del espacio, y solo después se extrapola a los diversos campos” (Marchan, pág. 41).

La perspectiva lineal supuso un estudio geométrico del espacio y  creó una metodología de representación. No obstante lo más importante es la nueva visión que el hombre obtiene de sí mismo, el surgimiento del individuo,  y cómo a partir de ahora se sitúa en el espacio que habita. Visualmente está  relacionado  con el punto de vista del observador que proporciona la técnica de la perspectiva y se mantiene en la RV actual.

Como ya se analizó en el epígrafe  dedicado a la perspectiva italiana el punto de vista siempre óptimo del espectador, que encontramos en las imágenes en movimiento de la RV, proporciona una mayor sensación de inmersión que el alcanzado a través de la perspectiva clásica. Inmersión que puede ser amplificada mediante la  posibilidad de interacción y el uso de dispositivos táctiles, visuales y auditivos, por parte del espectador/operador. Acrecentando el grado de inmersión se consigue mayor fidelidad con la manera fisiológica de percibir el mundo real pero sin embargo se aleja de él.

Esta transformación de espectador en operador se puede considerar como la construcción  de un nuevo punto de vista. Ya no se trata de un punto de vista fijo, proporcionado por el pintor, sino de un punto de vista en movimiento, que puede ser a elección y por la propia acción del espectador. De alguna manera la imagen proyectada la crea el espectador, aunque bajo las condiciones limitadas de un mundo finito, un mundo virtual previamente creado por otras personas.

Con el ordenador actualmente se está acrecentando la investigación sobre la percepción espacial, y seguramente provocando un cambio tan importante como el ocurrido en el Renacimiento.

3) Interés mimético por la realidad.

En las proyecciones visuales, desde el Renacimiento hasta la actualidad, se observa un interés, casi obsesivo, por representar la realidad. Se pretende además que se  aproxime al máximo a la percepción sensorial. Con la RV actual el mundo real se encuentra más distanciado del observador que mediante el uso de la perspectiva renacentista, ya que la imagen que vemos en la pantalla es enteramente un simulacro.  Sin embargo, el interés por las imágenes realistas es el mismo que surgió en el Renacimiento.

La imagen representada en la pintura renacentista puede finalmente ser mimética o no, con la realidad, pero ésta supuso su referente. El nacimiento de la perspectiva italiana con los experimentos de Brunelleschi y la utilización de la lente por parte de los artistas flamencos se ciñeron en un principio a lo que tenían delante.

En la Edad Media tenia importancia un mundo  invisible y eterno, hasta que el hombre renacentista quiso representar el espacio que veía delante de sus ojos. Espacio que estaba en relación a un punto de vista único, el suyo.  Junto al mundo se representó a sí mismo, mediante la firma, el retrato individual y, sobretodo,  su mirada: la perspectiva.  Dice Todorov sobre este momento de transición: “Si pensamos que todo lo visible no es más que una vía por la que acceder a lo inteligible, entonces la representación pictórica de lo visible no está de hecho justificada. Si el mundo de aquí abajo está sometido por completo al mundo del más allá, ¿para qué perder el tiempo con su apariencia? Para que las personas y las cosas merezcan ser observadas con atención y representadas con precisión es preciso que disfruten de una mínima autonomía, que posean cierto orden y cierto interés en sí mismas.” (Todorov, pág. 42)

El interés por la representación realista y el uso de la perspectiva como herramienta apropiada para ello seguirá evolucionando hasta las vanguardias artísticas. Estas prescindirán de nuevo del realismo, importa más la sensación, la expresión formal, la necesidad interior y los sentimientos, a excepción tal vez del cubismo que indaga en la representación espacial de la realidad. No obstante la perspectiva, de consecuencias realistas, ha continuado hasta nosotros de forma continuada a través de la fotografía, el cine y la TV.

Dice Kandinsky, pintor vanguardista precursor del arte abstracto, en su libro De lo espiritual en el arte : “Uno de los postulados de esta libertad limitada es que el artista puede utilizar cualquier forma para expresarse, siempre que permanezca sobre el terreno de las formas tomadas de la naturaleza.  Pero este postulado es como todos los anteriores, solo temporal: es la expresión exterior actual, es decir, la necesidad exterior actual. Desde el punto de vista de la necesidad interior, no debe hacerse esta limitación y el artista puede situarse sobre la base interior actual, desprovista de la limitación exterior actual y que podríamos formular así: el artista puede utilizar cualquier forma para expresarse.” (Kandinsky pág. 74)

No obstante los artistas siempre han sido libres de transformar lo que están viendo acorde a su discurso particular. Aunque se utilice tecnología óptica o la perspectiva lineal más ortodoxa el pintor elige cómo manipularla y transmitir sus sentimientos. Actualmente, como dice David Hockney, con el ordenador la mano ha vuelto. En este sentido la metodología de trabajo actual se asemeja a la del pintor renacentista. Ordenador, tecnologías de toma de datos de la realidad, perspectiva y óptica son herramientas de trabajo que el artista o diseñador pone bajo su control, a diferencia de la veracidad fotográfica, del cine y la TV.

En las reconstrucciones 3D se observa que el espacio es su referente y el interés por la realidad se conserva por los siguientes aspectos:  a través de resultados fotorrealísticos y cinematográficos; por la utilización de tecnología destinada a la toma de datos geométricos de la realidad; por el uso de la proyección cónica en movimiento y con amplificación sensorial  que favorece la sensación de percepción sensorial; y la construcción de un espacio de acción, realista por posibilitar la acción, no solo la observación. La pasividad del observador ante la imagen tradicional se transforma, con las nuevas tecnologías, en acción potencial.

El realismo es una convención construida a lo largo de los últimos cinco siglos. Todas las técnicas  que han apoyado esta forma de ver el mundo suponen el referente de expresión visual para las nuevas tecnologías informáticas. Como ejemplos ilustrativos de esta  dependencia: los efectos cinematográficos, propios de la óptica, con que vienen dotados los programas de modelado y el uso de la perspectiva.

Este innegable realismo no implica un interés por la realidad como fuente de conocimiento sino como referente para la creación de un simulacro, una realidad generada.

3) Inmersión virtual de carácter temporal.

En ambos casos se produce una inmersión virtual en un espacio de ilusión y esta experiencia está limitada en el tiempo.  Al observar un cuadro tradicional se produce lo que se denomina virtualidad débil, frente a la virtualidad fuerte  generada por las nuevas tecnologías informáticas.

En el caso de la virtualidad fuerte el observador puede interactuar en el espacio 3D. El sentido de la vista, fundamental para la percepción espacial humana, y que tanto influyó en la perspectiva renacentista, se amplía con los sentidos auditivos y táctiles.

 No obstante en la pintura en perspectiva ya se produce un tipo de inmersión. Dice Tomas Maldonado en relación a la virtualidad débil que “… el comportamiento perceptivo de un observador ante una imagen figurativa, del tipo que sea, consiste en un incesante deambular entre la superficie y la profundidad, un continuo seguir los más variados itinerarios de atención y curiosidad del observador, en definitiva, una suerte de navegación. Una navegación, ciertamente, débil, puesto que no es ni interactiva ni inmersiva, sensu stricto, pero sin duda, navegación” (Tomas Maldonado).

El autor no obstante cuestiona la definición de RV fuerte del espacio digital y la RV débil de una pintura. Como ejemplo analiza el recorrido mental e imaginativo, una manera de navegación, que el espectador puede efectuar en el cuadro de Antonello da Massina titulado San Jerónimo (1474-75) ( Imagen 37):  “(…)  Mientras el tipo de navegación descrito brevemente es ciertamente virtual, en cuanto experiencia subjetiva, un “asunto mental”, por el contrario, la navegación de un espacio interno generado por el ordenador parece a primera vista mucho menos virtual, en cuanto que el observador recibe (o debería recibir) la sensación de una (cuasi) efectiva navegación en un espacio (cuasi) real. Y no solo esto; mientras que en el primer caso el observador –“lector in fabula” en el sentido de Umberto Eco– es consciente de participar activamente en las imágenes que tiene delante, interviniendo continuamente en su recreación subjetiva, en el segundo caso, el observador se reduce a ser un actor diligente en el interior de un espacio, sin darse cuenta de que se trata de un espacio cuyo grado de libertad está bastante limitado y en cuyo interior sólo puede operar, por así decirlo, en condiciones de “libertad vigilada”.

Si mi diagnóstico es correcto, como así lo creo, nuestra distinción entre virtualidad fuerte para el espacio digital y virtualidad débil para el espacio analógico debería ser reexaminada, cuando no invertidos sus términos”. (Tomas Maldonado).

¿Espacialmente por qué surge en el espectador una mayor libertad ante la recreación subjetiva del cuadro de Antonello da Massina comparada con la RV?

Puede que la diferencia se encuentre en la creatividad del artista, que proporciona una imagen conceptualmente compleja, y en el tiempo de que dispone el espectador para pensar.  

En el cuadro de Massina se observa una compleja representación del espacio a través de la técnica de múltiples ventanas. El espectador ha de hacer un primer esfuerzo de comunicación con el artista, se ha de colocar en el punto de vista óptimo, tiene el tiempo y la capacidad de deambular libremente por los múltiples detalles del cuadro, recreándolo  de nuevo con su imaginación. La cualidad estática del cuadro y el tiempo con el que cuenta el observador, que profundiza  a su antojo en las interioridades de la pintura, fomentan la reflexión.

En una obra de arte el pintor se comunica visualmente con el espectador como un igual, le da pie al uso de su inteligencia e imaginación. Parece que debido a que la inmersión es menor la comunicación es mayor. La libertad se limita en mayor grado si el artificio perceptivo es tan apabullante que es su único valor, el espectador se convierte en actor. La duda surge en torno a si la inmersión acapara de tal manera nuestra actividad mental  que disminuye el pensamiento.  

4) Abstracción matemática.
      
El nuevo punto de vista, nacido de la tecnología informática, que amplifica la sensación realista,  se aleja sin embargo de la realidad. La imagen que vemos en la pantalla del ordenador se trata de un simulacro, una construcción matemática de la mente humana distanciada del mundo físico. La perspectiva supuso un instrumento tecnológico de cierta abstracción matemática, que al estar basada en la geometría estaba aún cerca de la tierra y de los sentidos, a diferencia de la matemática actual utilizada por el ordenador.

Panofsky expone en su libro La perspectiva como forma simbólica que  “Si queremos garantizar la  construcción de un espacio totalmente racional, es decir, infinito, constante y homogéneo (matemático puro), la “perspectiva central” presupone dos hipótesis fundamentales: primero, que miramos con un único ojo inmóvil y segundo que la intersección plana de la pirámide visual debe considerarse como una reproducción adecuada de nuestra imagen visual” (Panofsky pag 1). Ambas hipótesis son una convención. Por el uso común que desde el Renacimiento se le ha dado a la pintura en perspectiva y más tarde a la fotografía, el cine y la TV nos parece que es la manera fisiológica de ver, pero se trata de una representación sumamente racionalizada.  Ni miramos con un solo ojo, sino que utilizamos los dos y éstos tampoco son planos sino cóncavos. No obstante la vigencia de la  perspectiva ha demostrado que ésta ha sido  la herramienta más adecuada para las necesidades del hombre de la Modernidad.

 La óptica medieval y las investigaciones de pintores como las de Leonardo da Vinci pretendían conseguir un sistema de representación más acorde con la fisiología del ojo.  Ante el callejón sin salida en que se encontraba la óptica medieval, los artistas renacentistas  solucionaron el problema de la representación tridimensional en un plano de dos dimensiones mediante una simplificación del proceso de visión con la perspectiva lineal. Dice M Kemp respecto a Leonardo “En 1507-1508, cuando redactó el breve tratado manuscrito “Sobre el Ojo”, era capaz de afirmar con total seguridad  que “es verdad que cada parte de la pupila posee el poder visual, y que este poder no se reduce a un punto, como desean los perspectivistas”. La pirámide albertiana no es, por tanto una realidad física. (…)

Tuvo la honestidad suficiente para admitir que los efectos provocados por su concepción del ojo causaban al perspectivita más problemas de los que le resolvían, no rechazó por completo la pirámide visual, y reconoció que tenía un campo de acción valido, aunque limitado, como Prospettiva accidentale aunque careciera ya de su esencialidad  e infalibilidad”.  (Kemp pag 60)

Actualmente, debido a la tecnología informática el nivel de abstracción matemática se ha hecho mayor. Hasta tal punto que el operador conoce el funcionamiento de un programa destinado a un fin concreto (diseño, contabilidad, bases de datos etc),  pero nada en absoluto de las operaciones matemáticas que realiza el aparato.


Comparando la geometría proyectiva que se utilizaba en el Renacimiento con las matemáticas que se usan actualmente en la computación gráfica, Simón Marcha expone que “Si la base científica de la primera es la experiencia perceptiva y la geometría,  la matemática de las posiciones, la de la segunda es la matemática de las magnitudes. La intuición intelectual, originaria autosuficiente, es desplazada ahora por una intuición lógica en la que la técnica, gracias al ordenador, se convierte en una suerte de nueva forma simbólica que sustituye a la clásica de la perspectiva. (…)  El ordenador o máquina de computare no se apoya como la fotografía o el filme en un proceso de exposición, sino en uno de cálculo, en una programación, en una regla numérica y algorítmica, cuya previsible materialización es discrecional” (Marchan pag 43).

miércoles, 24 de febrero de 2016

19) bibliografía utilizada

Bibliografía:

Arendt, Hannah La condición humana. Paidos Iberica S.A. Barcelona 1993
Arendt, Hannah La vida del espíritu.  Paidos Iberica S.A. Barcelona 2002.

Espinosa, Mª  del Mar y Dominguez, Manuel. Fundamentos de dibujo técnico y diseño asistido. Cuadernos de la UNED. Universidad Nacional de Educación a Distancia Madrid 2002    
  
González Reyero, Susana.  La fotografía en la arqueología española (1860-1960). 100 años de discurso arqueológico a través de la imagen . Ed. Real Academia de la Historia- Universidad Autónoma de Madrid, Madrid - 2006

Hockney ,David. El conocimiento secreto. Barcelona, Destino 2001

Kemp, Martin. La ciencia del arte. La óptica en el arte occidental de Brunelleschi a Seurat. Ed. AKAL, Madrid, 2000

Marchan, Simón. Real/Virtual en la estética y la teoría de las artes Paidós Ibérica S.A. Barcelona, 2006

Panofsky, Erwin. La perspectiva como forma simbólica. Tusquets Editores, S.A. Barcelona. 2010

Todorov ,Tzvetan. Elogio del individuo Barcelona, Círculo de Lectores. Galaxia Gutenberg, 2006.

Internet

Aguirre Romero, Joaquín Mª . Artes de la memoria y realidad virtual. Estudios.Universidad Complutense de Madrid.

Alvarez Olivo, Alonso. Computación grafica.Facultad de Informática y electrónica. Escuela de ingeniería en sistemas. Escuela superior politécnica de Chimborazo. Ecuador

ARC3D

Balawat

Calderón ,Carlos . Tema con Variaciones, a propósito de Panofsky. 

Dibujo arqueológico 3D Nuevas técnicas en la documentación gráfica del patrimonio.


Guerrero, Fabio El hombre y el mundo de la realidad virtual

Hockney, David. Documental BBC  El conocimiento secreto.

Hockney, David. Documental   Hockney Wolds 9 Cameras


Instituto Andaluz de Patrimonio Histórico (Consejería de Cultura)  de la Junta de Andalucía
Recomendaciones técnicas para la documentación geométrica de entidades patrimoniales.

Instituto andaluz de geofísica .Área de Geofísica Aplicada Prospección magnética Universidad de Granada 

Instituto andaluz de geofísica .Área de Geofísica Aplicada Prospección eléctrica  Universidad de Granada 

KVL El Cuerpo y la máscara en el Espacio del Teatro Antiguo, Laboratorio de Visualización del Rey (KVL). Departamento de Humanidades del King College de Londres
http://www.kvl.cch.kcl.ac.uk/masks/

KVL Skenographia, Laboratorio de Visualización del Rey (KVL). Departamento de Humanidades del King College de Londres
http://www.kvl.cch.kcl.ac.uk/wall_paintings/crypto/default.htm

KVL Theatron 3, Laboratorio de Visualización del Rey (KVL). Departamento de Humanidades del King College de Londres

Majewski, Lech.  Video sobre El Molino y la Cruz  

Majewski , entrevista "El cine es ahora el encargado de crear las grandes metáforas” 14/12/2012

Maldonado, Tomas. Mundo virtual y mundo real. Debats 84 Primavera 2004 – ESPAIS. Instituto Alfons el Magnanim, Diputación de Valencia.  CECEL/CSIC
http://www.alfonselmagnanim.com/debats/84/espais03.htm

Masini ,Nicola. Aldea medieval de Monte Irsi (Yrsum)  Matera
CNR/IBAM (Ist. Beni Archeologici e Monumentali)

Palet Martínez Josep M., Orengo Romeu Héctor A., Nadal Lorenzo Jordi.  La Arqueología y la Recuperación patrimonial. Universidat Oberta de Catalunya  UOC

Parzinger , Hermann. Prospección geomagnética en el kurgan de Barsučij Log Instituto Arqueológico Alemán, Berlin

Pirson, Felix . Dickmann, Jens-Arne. Investigación del desarrollo urbano de la ciudad romana de Pompeya - Casa dei Postumii y Terme Stabiane Instituto Arqueológico Alemán, Berlin. Departamento de Roma.
http://www.eastern-atlas.com/projekte/pompeij_esp.php?s=30,22&lang=esp

Reguera, Isidoro. Periódico El País  1/5/2010 http://elpais.com/diario/2010/05/01/babelia/1272672757_850215.html
Román ,Alex. Video: "The Third & The Seventh"

Román,Alex. Entrevista: Alex Roman y “The Third & The Seventh” Dimension VFX. VFX  Professional Group. Spain.
http://www.dimensionvfx.com/alex-roman-y-su-cortometraje-the-third-the-seventh-en-dimension-2-5/#.UQ-awaXlBKB   

Rubio Gil, Daniel.  Martínez Rubio, José.  Baena Preysler, Javier.  Fernández Martín, Juan José  y Finat Code,s Javier. Nuevos métodos para viejas tecnologías: análisis y documentación de los materiales arqueológicos mediante la aplicación de sistemas Láser -scanner  (I Congreso Internacional de Arqueología e Informática Gráfica, Patrimonio e Innovación Sevilla 17-20 de Junio de 2009) 

Ruiz, Jesús M. El redescubrimineto de la geometría proyectiva. Geometria proyectiva, una exposición. 2011. Facultad de Ciencias Matemáticas. U.C.M.

Ruiz Torres, David  e-rph Revista electronica de Patrimonio Histórico,  8 de junio 2011, Realidad aumentada y Patrimonio Cultural: nuevas perspectivas para el conocimiento y la difusión del objeto cultural

S.A.B.I.A. Sistemas Adaptativos y Bioinspirados en Inteligencia Artificial  Escaner e impresión 3D Facultad de Informática De la Coruña Universidade da Coruña

Sánchez Sobrino, José Antonio.  Introducción a la fotogrametría  E.T.S.I.  Caminos, canales y puertos, Cátedra de topografía 2006-2007 Universidad Politécnica de Madrid UPM
http://delegacion.caminos.upm.es/apuntes/ICCP/3_tercero/Topografia/Fotogrametria.pdf) 

SOT Prospección arqueológica. Aplicaciones de la prospección geofísica en arqueología. La Arqueología: hacia una nueva gestión y planificación de la investigación mediante métodos no destructivos.
http://www.sotprospection.com/pdfs_cataleg/28.pdf?PHPSESSID=74aa60fb6091e8a821b64c1afc4d70fd

Videla, Doifel.  Detrás de la lupa: ¿pintores o fotógrafos?

sábado, 20 de febrero de 2016

18) Proceso de creación de una escena 3D

Proceso de creación de una escena 3D.

Para la creación de un modelo arqueológico se manejan programas de reconstrucción en 3D. En un programa 3D se trabaja dentro de un espacio virtual tridimensional usando un interfaz 2D. A continuación se presentará el proceso a seguir en la creación de una reconstrucción 3D.


Es habitual el uso de la representación matemática del espacio cartesiana/euclideana. El sistema de coordenadas cartesiano se basa en tres ejes perpendiculares X, Y y Z que se intersectan en un punto. Este punto de referencia se llama origen. (Imagen 98, 99)




Imagen 98


Imagen 99


                         
A parte de los menús que contienen diversas herramientas, el interface cuenta con varias ventanas que permiten ver el contenido de la escena desde diferentes vistas geométricas: arriba, derecha, izquierda (sistema diedrico), axonometrico y cámara (sistema cónico) (Imagen 100).




                              Imagen 100


Se dispone de dos métodos principales de proyección, denominados ortográfico (sistema axonométrico) y perspectiva (sistema cónico). En la proyección ortográfica las líneas son paralelas con respecto a la cámara. Los objetos mantienen el mismo tamaño a pesar de su distancia a ésta. La proyección en perspectiva simula profundidad y las líneas fugan a un punto, el ojo del espectador. Es útil para simular una cámara real. (Imagen 101)

Imagen 101


Procedimiento:

1) Modelado 3D:

La etapa de modelado consiste en dar forma a los objetos individuales que serán utilizados más adelante en la escena. En computación grafica el modelado 3D  es el proceso de desarrollo de una representación matemática de la superficie tridimensional del objeto (inanimado o animado)  a través de un software especializado. El modelo se puede mostrar como una imagen de dos dimensiones a través de un proceso llamado 3D rendering, en un mundo virtual (real time enviroment)  o  en una simulación de fenómenos físicos. El modelo también puede ser físicamente creado usando dispositivos de impresión 3D.

Un modelo 3D se representa mediante puntos situados en el espacio y conectados por diversas entidades geométricas, tales como triángulos, líneas, superficies curvas, etc.  Se pueden dibujar a mano, algorítmicamente (modelado  procedural), o se puede conseguir mediante tecnologías de toma de datos de la realidad, como fotogrametría y escaneado, que como se vio en detalle en el apartado anterior se trataría de tecnologías herederas de la lente.

Hoy en día, los modelos 3D se utilizan en una amplia variedad de campos. La industria médica utiliza modelos detallados de órganos humanos. La industria del videojuego y cinematográfica  los usa para crear espacios y personajes. El sector científico utiliza modelos muy detallados en distintos campos como los compuestos químicos. La arquitectura muestra edificios propuestos e integrados a paisajes.  En ingeniería son utilizados para el diseño de nuevos dispositivos, vehículos y estructuras. En las últimas décadas la ciencia de la Tierra  ha empezado a construir modelos geológicos 3D como una práctica estándar y en arqueología empieza a ser práctica común la construcción de modelos 3D del yacimiento.  

Casi todos los modelos 3D se pueden dividir en dos categorías: sólidos y de contorno.

Los modelos sólidos definen el volumen del objeto que representan. Son más realistas, pero su construcción es más compleja. Se utilizan sobre todo para las simulaciones no visuales, como simulaciones médicas y de ingeniería, para CAD y aplicaciones visuales especializadas, tales como  ray tracing , geometría sólida constructiva y CSG ( modelado para crear una superficie compleja  mediante el uso de operadores booleanos  que combinan  objetos).
Los modelos de contorno (Shell) muestran solo la superficie, por ejemplo el límite del objeto, no su volumen (como una cáscara de huevo infinitesimalmente delgada). Resultan más fáciles de manejar que los modelos sólidos. Casi todos los modelos visuales que se utilizan en los juegos y  películas son modelos de  contorno.

Técnicas de modelado:

1) Modelado poligonal: Los puntos creados en el espacio 3D, llamados vértices, están conectados por segmentos de línea para formar una malla poligonal. La gran mayoría de los modelos 3D de hoy se construyen como modelos poligonales texturizados. Sin embargo, los polígonos son planos y las superficies curvas sólo se pueden aproximar utilizando muchos polígonos.

2)Modelado Curve: Las superficies están definidas por curvas, que son modificadas por medio de puntos de control.

3)Escultura Digital: Sigue siendo un método relativamente nuevo de modelar en 3D. En este momento hay tres tipos de escultura digital: desplazamiento,  teselación volumétrica y dinámico. Esta técnica se suele usar para modelar objetos orgánicos y detalles de alta resolución. Programas como Mudbox y Zbrush permiten este tipo de modelado y contienen herramientas para pintar texturas directamente en la malla 3D.

4) Simulaciones: Se trata de objetos complejos, como el fuego, nubes o fluidos. Se modelan como sistemas o conjuntos de partículas sujetos a unas reglas dinámicas.  Este sistema está compuesto por muchos objetos diminutos con unas propiedades y atributos particulares que poseen un estado temporal, un ciclo de vida. Las primitivas más usadas son puntos y líneas. Cada partícula tendrá una serie de atributos en relación al efecto que se quiera conseguir.

2)Sombreado

En gráficos por ordenador, el término sombreado (shading) se refiere al proceso que altera el color de un objeto, superficie o polígono de la escena 3D. Se basa en el ángulo y distancia con respecto a las luces con la finalidad proporcionar un efecto fotorealista. El sombreado se genera durante el  proceso de rendering por un programa llamado shader.

El sombreado de una superficie se basa en una combinación de materiales básicos y texturas aplicados al objeto. Los materiales, que se denominan también shaders, definen la substancia del objeto. Los atributos más básicos de los materiales incluyen color, transparencia y brillo. Dependiendo del grado de complejidad de la escena y del nivel de realismo que se pretenda conseguir se pueden utilizar materiales más complejos como: surface, displacement, volumetric materials, layered etc.

Los factores que determinan que la apariencia de un objeto sea más compleja, que mediante el uso de los atributos básicos de los materiales, color, transparencia y brillo, se define mediante texturas. Se pueden aplicar  texturas 2D y 3D, texturas procedurales y de archivo.

Los shaders en tiempo real están destinados a ejecutarse al nivel del consumidor GPU (unidad de procesamiento gráfico, presente en la tarjeta gráfica). A medida que el poder computacional de las GPU sigue aumentando más rápido que los convencionales de CPU (unidad central de procesamiento, presente en el ordenador) el interés en la programación shader atrae cada vez más atención. Esta programación está asistida por lenguajes diseñados específicamente para ello.  Cada uno de estos lenguajes de programación necesita enlazarse mediante una API (interfaz de programación), entre otras DirectX u OpenGL son las más famosas.

3) Iluminación:

En el mundo real el material que constituye a un objeto es uno de los dos factores principales que determina la apariencia de su superficie, el otro es la luz.  Cuando la luz incide en el objeto ésta puede ser absorbida, reflejada o refractada por él. Todos los objetos tienen un cierto grado de absorción y reflejo de luz. El reflejo de la luz se divide en tres tipos: difuso, especular y brillante. Cuanto más suave es el objeto más brilla y cuanto más rugoso más mate se observa.

En cuanto a la iluminación digital se dispone de iluminación indirecta y local.

1) Iluminación indirecta (Global illumination):

Es una aproximación a la transmisión de luz indirecta que se observa en el mundo real. La luz indirecta resulta de la reflexión de la luz en una superficie. Se trata de la luz reflejada que observamos en toda la escena. La aportación de luz rebotada de todas las superficies de la escena se utiliza para calcular la contribución de luz general y proporciona valores de color en los objetos que no están directamente iluminados (esto es, de los puntos que no reciben luz directamente de otra fuente como por ejemplo un foco).

La iluminación global acontece cuando la luz es reflejada desde o transmitida a través de una superficie opaca (reflexión solar),  transparente o semitransparente  (refracción de la luz ) que rebota en un objeto y es absorbida por otro.

2) Iluminación local (Light sources):

La iluminación local o directa es emitida desde una fuente de luz que viaja en línea recta hacia un punto a iluminar, de una superficie o un volumen. Proviene de una sola fuente, como un foco de luz. Con la iluminación directa solo la luz emitida desde cada fuente es usada para calcular el conjunto de luz dada.

4)Animación (Rigging)

Para la animación de objetos o personajes se pueden utilizar las siguientes modalidades:

Transformaciones básicas en los tres ejes (XYZ), rotación, escala y traslación.

Forma: shapes

Esqueletos: a los objetos se les puede asignar un esqueleto, una estructura central con la capacidad de afectar la forma y movimientos del objeto. Esto ayuda al proceso de animación, en el cual el movimiento del esqueleto automáticamente afectará las porciones correspondientes del modelo. A este sistema se le denomina Rigging o Set Up

Deformadores: mediante ecuaciones matemáticas, cajas de deformación etc...

Dinámicas: se anima a los objetos mediante una simulación física. Se utiliza para crear el movimiento de telas, pelo, líquidos, colisiones de objetos etc

La fase de animación es importante a la hora de definir el estilo del proyecto, que podrá ser más o menos realista. Para  una animación muy realista de personajes se suele usar como base la tecnología de captura del movimiento,  que se puede aplicar tanto al cuerpo como a la animación facial. Un ejemplo detallado se pudo ver en el apartado anterior con el  proyecto El Cuerpo y la máscara en el Espacio del Teatro Antiguo (KLV).

En un video juego o en la RV se crea una librería inmensa de animaciones para cada personaje y según la respuesta del jugador se activan unas u otras.

5)Render

Se llama renderización al proceso final que proporciona una imagen o animación en 2D, a partir de la escena tridimensional previamente creada. Mediante el proceso de render se genera una imagen de dos dimensiones, teniendo en cuenta todos los elementos de la escena: la cámara virtual, los objetos tridimensionales, las  fuentes de luz, materiales, texturas...

Es en el proceso de réder cuando se decide qué grado de realismo tendrá el trabajo, ya que hay numerosas presentaciones según sea de interés al proyecto. No es necesario un acabado fotorrealista. Se pueden aplicar distintas tipologías de render,  desde las más sencillas, como el rénder de alambre (wireframe rendering), pasando por el rénder basado en polígonos, hasta las técnicas más modernas como el scanline rendering, ray casting, la radiosidad o el mapeado de fotones.



                             Imagen 102

En este ejemplo de la Casa de Diana Arcaizante (Balawat)  se observa como la imagen final combina la reconstrucción realista del edificio con la malla poligonal de las habitaciones subterráneas (Imagen 102).

El software de rénder puede simular efectos cinematográficos como el lens flare, la profundidad de campo, o el motion blur (desenfoque de movimiento). Estas herramientas  son, en realidad, un producto de las imperfecciones mecánicas de la fotografía, pero como el ojo humano está acostumbrado a su presencia, la simulación de dichos efectos aporta un elemento de realismo a la escena. Se han desarrollado otras técnicas con el propósito de simular efectos de origen natural, como la interacción de la luz con la atmósfera o el humo. Estas nuevas herramientas contienen sistemas de partículas que pueden simular lluvia, humo o fuego, el muestreo volumétrico para simular niebla, polvo y otros efectos atmosféricos, y las cáusticas para simular el efecto de la luz al atravesar superficies refractantes.

El proceso de rénder necesita una gran capacidad de cálculo, pues requiere simular gran número de procesos físicos complejos. La capacidad de cálculo se ha incrementado rápidamente a través de los años, permitiendo un grado superior de realismo en los rénders. Los estudios de cine que producen animaciones generadas por ordenador hacen uso, en general, de lo que se conoce como render farm (granja de rénder) para acelerar la producción de fotografías.

El rénder no se realiza de una sola vez, se divide en diferentes pases que ayudan a la hora de componer la imagen final. Normalmente se hace un pase con el modelo, otro con su sombra, otro con el fondo, otro de profundidad etc... 



                              Imagen 103


En la imagen superior se observa el Beauty pass, en el centro, se trata de la imagen final.  De izquierda a derecha, dinosaurio, fondo, mate, sombra y luces (imagen 103).

El render también puede crearse a tiempo real, se utiliza de manera interactiva para las plataformas de juego y la realidad virtual.  La renderización en tiempo real consiste en la rápida generación de imágenes en el ordenador. Aparece una imagen en la pantalla, el espectador actúa o reacciona, y esta información afecta a lo que se genera después. Este ciclo de reacción y render sucede tan deprisa que el espectador no ve las imágenes individuales, sino más bien se sumerge en un proceso dinámico.

Un elemento fundamental en la interacción del espectador y el espacio 3D son los gráficos de aceleración de hardware. Se usa principalmente en aplicaciones donde el rendimiento es fundamental, como los videojuegos, aprovechando el hardware de aceleración gráfica disponible en la tarjeta gráfica.

6) Efectos visuales VFX

Una vez terminada la escena: los modelos con sus materiales y texturas, todas las  animaciones, la iluminación, propiedades del rénder y de las cámaras,  tendremos imágenes creadas por ordenador o CGI. El último paso del proceso serán los efectos especiales, o VFX., antes de componer la imagen final.

Los efectos visuales (VFX) integran imágenes reales de rodaje con imágenes creadas por ordenador. La finalidad puede ser crear ambientes de fantasía o altamente realistas que no puedan ser rodados por medio de una cámara o de resultado muy costoso. Los efectos visuales con CGI se han puesto recientemente a disposición del director de cine independiente con la introducción de softwares asequibles de  animación y composición.

7)Composición

La composición es el proceso final de la cadena y es donde todo el CG, los elementos y las placas digitalizadas se unen para crear una imagen final creíble y realista.

En definitiva, en el Renacimiento se sientan las bases de una nueva forma de mirar: el realismo. La perspectiva creó un espacio virtual como una ilusión de realidad que continuó  perfeccionándose hasta la irrupción de las vanguardias artísticas, momento en el que se empieza a cuestionar esta convención. No olvidamos que este cuestionamiento se limitó al ámbito artístico. Las tecnologías audiovisuales han prorrogado esta ilusión a lo largo del siglo XX. Con la tecnología digital parece que regresa la investigación sobre la perspectiva con elementos novedosos como  la interacción del espectador  hasta llegar a la ausencia del plano de proyección.