Интерполяция (компьютерная графика)

Эта статья об интерполяции в компьютерной графике. Чтобы узнать о других типах интерполяции, см. интерполяцию (значения) .

В контексте игровой и компьютерной анимации интерполяция занимает промежуточное положение . или заполнение кадров между ключевыми кадрами. Обычно он вычисляет промежуточные кадры с помощью (обычно) кусочно- полиномиальной интерполяции для полуавтоматического рисования изображений.

Для всех приложений этого типа художник-график определяет набор «ключевых точек». Это значения, которые довольно широко разделены в пространстве или времени и представляют собой желаемый результат, но только очень грубыми шагами. Затем вычисленный процесс интерполяции используется для вставки множества новых значений между этими ключевыми точками, чтобы получить «более плавный» результат.

В простейшем виде это рисование двумерных кривых. Ключевые точки, размещенные художником, используются компьютерным алгоритмом для формирования плавной кривой либо через эти точки, либо рядом с ними. Типичный пример двумерной интерполяции через ключевые точки см. в кардинальном сплайне . Примеры, связанные с ключевыми точками, см. в разделе «Неравномерный рациональный B-сплайн» или «кривая Безье» . Это распространяется на формирование трехмерных кривых, форм и сложных, динамичных художественных узоров, например, используемых в лазерных световых шоу.

Этот процесс можно распространить на движения. Траекторию объекта можно интерполировать, указав некоторые ключевые местоположения, а затем вычислив множество промежуточных мест для плавного движения. Помимо положения, можно рассчитать скорость или скорость, а также ускорения на пути, чтобы имитировать динамику движения в реальной жизни. Если объекты слишком велики или сложны для перемещения, с помощью этого процесса можно изменить положение и ориентацию камеры. Последнее обычно называют управлением движением .

В дальнейшем можно интерполировать ориентации (вращения) объектов и частей объектов, а также части целых символов. Этот процесс имитирует тот, который использовался в ранних мультфильмах. Мастера-аниматоры рисовали ключевые кадры фильма, затем младшие аниматоры рисовали промежуточные кадры. Это называется промежуточным или анимационным процессом, а весь процесс называется « анимацией по ключевым кадрам ». Чтобы эти движения выглядели реалистичными, были найдены алгоритмы интерполяции, которые повторяют или приближают реальную динамику движения. Это относится к таким вещам, как движение рук и ног от кадра к кадру или движение всех частей лица с учетом движения важных, ключевых точек лица. Определяя движение ключевых прядей волос, раскинувшихся вокруг животного, можно превратить их в полный мех. Используя специальные алгоритмы, можно создавать движения с уникальными, неестественными и интересными визуальными характеристиками. Цвет объекта может определяться ключевыми цветовыми местоположениями или кадрами, что позволяет рассчитывать плавные цветовые градиенты вокруг объекта или изменяться во времени. Такие алгоритмы, как Сплайн Кочанека-Бартельса предоставляет дополнительные параметры настройки, которые позволяют настроить промежуточное поведение в соответствии с самыми разными ситуациями.

Другой важной областью этой темы является вычислительная нагрузка этих алгоритмов. Алгоритмы с более быстрым временем выполнения стремятся получить больше этих результатов за меньшее время, чтобы быстрее завершить эти проекты. По мере увеличения разрешения при создании художественных анимационных фильмов объем обработки может значительно увеличиться.

См. также

• Морфинг
• Интерполяция движения