imagen generada por ordenador –

Imagen artificial, animada o no, producida por medios ópticos, electrónicos o informáticos.

TÉCNICO

Los principios del procesamiento y síntesis de imágenes.

El vector de comunicación privilegiado de nuestra empresa, la imagen se beneficia de las técnicas de infografía, o infografía. Sabemos analizar e interpretar el contenido de una imagen – esto es el procesamiento – pero también crear directamente imágenes animadas en color en la pantalla gráfica de una computadora a partir de datos digitales: esto es síntesis. Una imagen consta de una matriz de puntos elementales, los píxeles (del inglés elemento de imagen): algunos miles o varios millones según la resolución gráfica deseada. Para analizar una imagen o excitar electrónicamente cada píxel durante su síntesis, es necesario disponer de ordenadores muy rápidos, por ejemplo multiprocesadores, trabajando en paralelo. El software para la visualización tridimensional, la manipulación en el espacio y la simulación de imágenes mostradas en la pantalla provienen de técnicas de diseño asistido por computadora.

Extraer información significativa de una imagen: esta es la función del procesamiento, que utiliza algoritmos de filtrado, eliminación de defectos, coloración y contraste para mejorar las vistas de calidad variable obtenidas mediante fotografías o videos.

La visión artificial, en particular el reconocimiento de piezas o la guía del robot, se satisface con imágenes en blanco y negro con un simple análisis de nivel de gris. La teledetección aérea de recursos terrestres requiere el procesamiento de vistas en color para el análisis de las diferentes longitudes de onda emitidas por zonas minerales y acuáticas, vegetación, cultivos, viviendas y -para «satélites espías» – los objetivos estratégicos. Una técnica inversa y complementaria, la síntesis de imágenes por ordenador nació del progreso de los simuladores electrónicos de conducción y pilotaje. Utilizado por ingenieros y arquitectos, pero también por investigadores para visualizar los datos matemáticos resultantes de la experimentación digital, da un nuevo impulso al sector audiovisual abriendo perspectivas sorprendentes para el cine y la televisión.

La revolución de los dibujos animados informáticos

Sea testigo de la destrucción de la Bastilla, piedra a piedra, y pasee por el París de la Revolución: los visitantes de «Tuileries 89» pudieron revivir estos hechos, doscientos años después, gracias a París 1789, primera película histórica en imágenes tridimensionales (3D) generadas por computadora. Este cortometraje francés de diez minutos requirió cinco meses de trabajo de 85 personas y, sobre todo, 2.000 horas de cómputo en cinco potentes ordenadores gráficos. Coste de producción: 11,5 millones de francos (1,75 millones de euros), o unos 20.000 F (3.049 euros) por cada segundo de proyección.

La síntesis de imágenes animadas por ordenador, aunque muy cara, ofrece sin embargo un abanico asombroso de nuevas posibilidades gráficas al creador artístico y al animador. Ahora está integrado en muchos comerciales, se utiliza para producir varios efectos especiales y créditos para programas de televisión e incluso para crear escenarios de ficción sorprendentes.

En el cine, el primer gran intento data de 1982 con Tron, largometraje de ciencia ficción producido por Walt Disney Studios, que incorporó unos minutos de imágenes simuladas, principalmente decorados, con tomas reales de personajes. Los avances en gráficos por computadora, por ejemplo, el «trazado de rayos», que mantiene la excitación eléctrica de los píxeles en una imagen en movimiento, y el uso extensivo de supercomputadoras, como Cray XMP, han fomentado la integración de estas nuevas imágenes en secuencias de aventuras de gran éxito: la guerra de las Galaxias, Roger Rabbit, Abismo, Terminador 2, Parque jurásico… Los estudios de George Lucas en los Estados Unidos utilizan la computadora tanto para simular el movimiento en el espacio de cámaras, modelos y decorados durante los efectos especiales como para insertar imágenes electrónicas directamente en ellos.

La caricatura, que procedía de la única representación «plana» de los decorados y los personajes, utiliza ahora estas vistas tridimensionales. Oliver et Cie, Largometraje de animación de los estudios Walt Disney presentado en 1989, incorporó doce minutos de imágenes electrónicas. En 1995, los estudios de Walt Disney y Pixar produjeron Historia del juguete, el primer largometraje creado íntegramente por ordenador. Será seguido por 1001 piernas (1998), Toy Story 2 (1999), Monster y compañía (2001), el mundo de Nemo (2003), Los Increíbles (2004), Coches: cuatro ruedas (2006), Ratatouille (2007)… En 2006, Luc Besson dirigió Arthur y los invisibles, película animada generada por computadora. La síntesis de imágenes tridimensionales ha revolucionado el cine de animación.

Desde simuladores de conducción hasta imágenes interactivas

La cabina en la que se sienta el piloto del avión de combate es una réplica exacta de la del avión real. Está montado sobre gatos electrohidráulicos asociados a sistemas vibratorios que reproducen fielmente las sensaciones de aceleración en vuelo y el entorno sonoro. El conjunto se coloca en el centro de una pantalla de proyección semiesférica que visualiza el horizonte percibido por el piloto. Sintetizado por la computadora, el paisaje se desplaza: montañas y valles, pueblos y casas, carreteras y pistas de aterrizaje y otros objetivos estratégicos se reproducen en color y con realismo. En la simulación de combate, las trayectorias de las aeronaves enemigas, las de sus proyectiles y las baterías antiaéreas en tierra también son generadas en tiempo real por la computadora gráfica. Inmersiones, giros, vuelos cortos: ¡el piloto tiene la sensación exacta de estar a los mandos de un avión real! Simuladores electrónicos tan sofisticados no serían prácticos sin la contribución de las imágenes electrónicas sintéticas actuales. La investigación en esta área se inició a fines de la década de 1960 por laboratorios electrónicos estadounidenses que trabajaban en nombre de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y de la NASA. El objetivo era entonces sustituir, para la formación de pilotos y astronautas, las grabaciones de vídeo y las clásicas imágenes en movimiento utilizadas en los primeros simuladores por imágenes interactivas, es decir, susceptibles de ser modificadas en tiempo real por el ordenador de control de vuelo basado en las reacciones del piloto. Sogitec, ahora una subsidiaria del grupo Dassault Aviation, es la primera empresa que domina tanto el diseño como la producción de sistemas tan complejos para simular misiones aéreas o terrestres, así como la construcción de la cadena de exhibición completa. En la actualidad, ofrece simuladores en domos o en pantalla plana para el entrenamiento de la tripulación que, gracias a los generadores de imágenes, reproducen el entorno real con la máxima fidelidad: así los pilotos de aviones o tanques pueden aprender a realizar sus misiones y a gestionar el sistema de armas a su alcance. disposición según varios escenarios tácticos realistas y según la naturaleza del terreno, también generado por la computadora. Los simuladores también se utilizan para entrenar a pilotos de aeronaves civiles y conductores de vehículos terrestres, incluidos metros y TGV.

La síntesis de imágenes es el resultado lógico del diseño asistido por computadora, que permite la simulación de objetos intangibles. Para el desarrollo de la carrocería de un automóvil, el ingeniero-diseñador utilizará primero la representación de la malla tridimensional para calcular los esfuerzos mecánicos, visualizar las juntas de ensamblaje y las trayectorias de los robots de soldadura. El estilista vestirá esta estructura mecánica con sombras y efectos de luz y rotará este modelo virtual en el espacio para examinar su apariencia desde todos los ángulos. Por su parte, el arquitecto utilizará imágenes generadas por ordenador para materializar edificios y planos urbanísticos y tener, por ejemplo, el punto de vista de un peatón paseando por las calles … El investigador, finalmente, dispone de una herramienta visual para explotar el datos resultantes de cálculos en experimentación mecánica, un nuevo método que utiliza no objetos reales sino sus modelos mecánicos o digitales. En mecánica de fluidos, simulamos así, mediante cálculo y sin modelo, el flujo aerodinámico a lo largo del perfil de un ala de un avión. La masa de datos de las supercomputadoras se sintetiza luego en forma de una representación simple del flujo, cada color permite identificar un área de presión o turbulencia. Además de un ahorro de tiempo considerable, esta técnica también se utiliza para «visualizar lo invisible», por ejemplo para representar la estructura de quarks de un protón, el efecto de lente gravitacional alrededor de un agujero negro, etc. Este acceso a lo infinitamente pequeño o infinitamente grande abre una nueva vía para las imágenes generadas por computadora: la comprensión y visualización de conceptos físicos o matemáticos abstractos.

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