Polskie Towarzystwo Informatyczne
NUMER ARCHIWALNY:     6 / 62 rok VI | czerwiec 1987
Archiwum
Menu chronologiczne Menu tematyczne


Polskie Towarzystwo Informatyczne

Inteligentna grafika komputerowa

                Jedną z nieodłącznych cech współczesnych systemów komputerowych stała się zdolność do wyświetlania rysunków na ekranie monitora. W ostatnim dwudziestoleciu grafika komputerowa rozwijała się bodaj najszybciej ze wszystkich działów informatyki. Czarno–białe wykresy komponowane z odcinków linii prostej zostały wyparte przez trójwymiarowe, realistyczne obrazy, które trudno odróżnić od dobrej jakości zdjęć fotograficznych.

                Postępu tego dokonano dzięki opracowaniu nowych metod syntezy obrazu, pozwalających komputerom na dowolne transformacje reprezentowanych obiektów, na automatyczne usuwanie niewidocznych krawędzi i płaszczyzn, bogatą gamę kolorystyczną, cieniowanie i uwzględnianie rozmaitego oświetlenia. Techniki takie, jak “ray–tracing”, wymagają co prawda dużych i szybkich maszyn, pozwalają jednak na zaskakująco wierne modelowanie odbicia i przenikania światła. Jest to niezbędne w sytuacjach, gdy chcemy na przykład wyświetlić wizerunek szklanego wazonu częściowo zasłaniającego srebrną cukiernicę na matowym blacie stołu, a na dodatek fragment owej scenki odbija się w ustawionym na stole lusterku. Naturalnie nieregularne kształty gór, linii wybrzeża, krzewów są generowane na ekranie przez algorytmy fraktalne. Pakiety animacyjne dają możliwość płynnej reprezentacji ruchu, radząc sobie nawet z ożywianiem ludzkich postaci.
                Grafika komputerowa potrafi dziś odtworzyć dowolny wycinek otaczającej nas rzeczywistości, a także wyprodukować sceny, których nie da się zobaczyć, lub takie, które po prostu nie istnieją. Mimo to jednak oczekujemy od komputera czegoś więcej niż tylko wizualnej perfekcji. Istniejące komputerowe systemy graficzne nie oferują bowiem pomocy przy wyborze właściwej reprezentacji danej sceny. Całą odpowiedzialność za wybór elementów obrazu i jego kompozycję przerzucają one na artystę grafika i współpracującego z nim programistę. Marzyłaby się natomiast sytuacja, w której użytkownik precyzowałby swoje wymagania ogólnie, formułując je w języku naturalnym: “Wyświetl 30–sekundową animację przedstawiającą ładną kobietę w średnim wieku podchodzącą z namysłem do antycznego krzesła”, a komputer sam zająłby się wygenerowaniem odpowiedniej sekwencji.
                Prace badawcze nad systemami graficznymi zapewniającymi współdziałanie komputera w tworzeniu obrazu, nad tzw. inteligentną grafiką komputerową, trwają już od kilku lat. Wyniki są o tyle obiecujące, że na ostatniej konferencji Siggraph w sierpniu 1986 w Dallas poświęcono temu zagadnieniu specjalną sesję. Siggraph (Special Interest Group on Computer Graphics) jest organizacją działającą w ramach Association for Computing Machinery. Konferencje Siggraph gromadzą co roku ok. 30 tysięcy uczestników i są najważniejszym wydarzeniem w grafice komputerowej na świecie.
                Inteligentna grafika komputerowa rozwija się w dwóch kierunkach. Pierwszy z nich koncentruje się na uwzględnieniu znaczenia obrazu przy jego generacji. W uproszczeniu, chodzi o to, aby nie wyświetlać zielonego słońca, niebieskich pomarańcz i ludzi większych niż domy. Drugi kierunek stara się adaptować obraz do potrzeb poszczególnych użytkowników.
                Komputer powinien wiedzieć, że ten sam budynek należy prezentować inaczej dla architektów, inaczej dla inżynierów, a jeszcze inaczej dla artystów. Istotna jest tu nie tylko dziedzina zastosowań, lecz także doświadczenie użytkownika i jego wizualne preferencje (niektórzy ludzie nie akceptują pewnych kolorów lub mają trudności z odbiorem rysunków zawierających zbyt wiele elementów).
                Najprostszym sposobem na dodanie grafice komputerowej inteligencji jest wypożyczenie jej z innej dziedziny informatyki — ze sztucznej inteligencji (artificial intelligence, w skrócie AI). Nie ma potrzeby rozwijania odrębnej “inteligencji graficznej”, skoro wiele istniejących technik AI można wprowadzić do grafiki i otrzymać wystarczająco dobre rezultaty. Do tych technik należą automatyczne metody podejmowania decyzji i rozwiązywania problemów, rozpoznawanie obrazów, zdobywanie wiedzy i uczenie maszynowe.
                Sztuczna inteligencja i grafika komputerowa mają i tak wiele z sobą wspólnego. Najściślejsza relacja wiąże grafikę z przetwarzaniem i rozpoznawaniem obrazów. Są to w końcu dwie strony tego samego medalu — synteza i analiza obrazu wymagają podobnego opisu formalnego i napotykają zbliżone problemy (np. utrata informacji przy rzutowaniu trójwymiarowej sceny na dwuwymiarową płaszczyznę). Systemy doradcze (expert systems) — najbardziej rozpowszechnione zastosowanie AI — są coraz bardziej zależne od wprowadzania danych w postaci graficznej, interakcji wizualnej i uzyskiwania wyników w formie rysunków. Jeśli ludzcy eksperci dyskutują problemy i prezentu ją ich rozwiązania używając wykresów i ilustracji, to mamy prawo oczekiwać, że skomputeryzowanego eksperta stać będzie na to samo.
                Łączenie grafiki komputerowej ze sztuczną inteligencją nie jest, rzecz jasna, zadaniem prostym. Współdziałanie pakietów graficznych z systemami AI napotyka znaczne problemy komunikacyjne. Główną trudnością jest fakt, iż do większości zastosowań AI używa się języków wysokiego poziomu, takich jak Lisp czy Prolog. Przy zastosowaniach graficznych natomiast korzysta się zwykle z Pascala, Fortranu lub języka C, a czasami nawet asemblera bądź języków maszynowych.
                Problem ten próbuje się rozwiązać nasycając nowe wersje Lispu funkcjami graficznymi (jak w przypadku PSL lub Interlispu–D) oraz opracowując pakiety graficzne pisane w Lispie bądź Prologu (np. GrafLisp). W tych ostatnich korzysta się z oferowanego przez AI aparatu formalnego (na przykład sieci semantycznych) do opisu struktury obrazu i wnioskowania na temat optymalnego sposobu jego prezentacji.
                Rozwój inteligentnej grafiki komputerowej spowoduje, że nie trzeba już będzie ślęczeć godzinami przed ekranem starając się doprowadzić rysunek do właściwej postaci. Nowa generacja systemów graficznych zapewni odpowiedni dobór elementów obrazu i zajmie się jego kompozycją. Systemy te nie tylko będą znakomitym narzędziem w rękach projektantów, lecz także wytyczą nowe kierunki zastosowań grafiki komputerowej.
Marek Hołyński
Massachusetts Institute of Technology
Archiwum PTI Ewa Łukasik ( elukasik@cs.put.poznan.pl) Grzegorz Przybył ( grzegorz.przybyl@wp.pl ) www.pti.org.pl Kontakt PTI ( pti@pti.org.pl )
Tutorial


Tutorial

Wyszukiwanie

Całość
tylko prodialog
tylko biuletyny
tylko konferencje
tylko multimedia
tylko sprawozdania
tylko uchwały
tylko zawody
tylko zjazdy
pozostałe treści

Rodzaj przeszukiwania
Słowa kluczowe
Pełen tekst

pelen zakres dat
ograniczony zakres
od:

do:




Kontakty

Instytut Informatyki

Polskie Towarzystwo Informatyczne

Nasz Skrzynka Pocztowa

+ - D A