Detalle de la tesis

Autores: Baravalle, Rodrigo Guillermo.

Resumen: Las últimas décadas nos han permitido atestiguar de la evolución sin precedentes en el modelado y visualización realistas de escenas en Computación Gráfica.Esto se debe, en gran medida, a dos factores: por un lado, el modelo físico que describe la distribución de luz en una escena fue aproximado en computación gráfica hace ya tres décadas, y por otro, la evolución del hardware gráfico ha experimentado un aumento exponencial en poder de cómputo, permitiendo aproximar el modelo mencionado a tasas de refresco interactivas o de tiempo real.Los objetos que integran una escena están a su vez compuestos por diversos materiales, los cuales deben ser tratados en detalle, para que su apariencia asemeje los objetos reales.A lo largo de los años, los materiales ubicuos en escenas fueron los que recibieron mayor atención (agua, nubes, piel humana, etc.), sin embargo muchos materiales, debido a su complejidad estructural (geometría, estado de la materia), o su complejo comportamiento con la luz (reflectancia, absorción, translucencia), han sido ignorados, o tratados superficialmente.Entre éstos, los materiales porosos, como pan, esponjas y huesos; y cocidos, como (nuevamente) pan, pizzas, tortas, etc., han sido especialmente dificultosos, dada la familiaridad que los seres humanos poseen con dichos materiales.En otras palabras, los materiales cuyos modelos computacionales tienen una apariencia que no coincide exactamente con la apariencia real, son rápidamente reconocidos como ficticios. Por lo tanto, requieren un modelado muy sofisticado, que hasta ahora en muchos casos ha sido elusivo.La presente tesis aborda el problema de la simulación, modelado y renderizado de dichos materiales.Para esto, se toma como principal caso de estudio al pan, dado que se encuentra en la intersección de ambas familias.El estado del arte en el modelado y renderizado de estos materiales es escaso, presentando soluciones muy complejas.Además, el material es tratado como una superficie, lo cual presenta severas limitaciones (por ejemplo, no se pueden realizar cortes arbitrarios del material).Para superar estos inconvenientes, en la presente tesis se representa al material poroso por medio de un volumen.En primer lugar se propone un método de generación procedimental de materiales basado en sistemas de partículas que crecen, evitándose, en dos dimensiones.Dicho sistema obtiene imágenes aceptables de materiales comunes como madera y mármol.Luego, los resultados se generalizaron a tres dimensiones, con el objetivo de obtener volúmenes representando geometrías porosas, donde el crecimiento de las partículas se guía por medio de sistemas dinámicos.Los resultados son promisorios, obteniéndose un procedimiento flexible, con el poder de representar diversidad de estructuras porosas, como esponjas y pan, sin presentar las limitaciones de un tratamiento de superficie, por ejemplo, la imposibilidad de realizar cortes arbitrarios.En una segunda etapa, se decidió abordar el tópico de un modelado procedimental inspirado en procesos físicos, entre ellos, el proceso de cocción del pan.Los resultados muestran que el agregado de procesos físicos permite la eliminación de parámetros ad-hoc, obteniendo resultados similares o superiores.La visualización o renderización de dichas geometrías fue implementada en la placa gráfica, por medio de la técnica basada en física, llamada Renderizado Directo de Volúmenes (DVR en inglés).Esta técnica mostró ser muy flexible en la renderización de los volúmenes, obteniendo además tasas de refresco de tiempo real, e imágenes foto-realísticas.Finalmente, en la validación de los resultados obtenidos, se desarrollaron técnicas multifractales, las cuales permiten extraer parámetros de generación del modelo procedimental a partir de muestras reales.De esta manera es posible guiar el proceso de generación, hacia un tipo de pan en particular.Además, las dimensiones multifractales mostraron ser útiles en la caracterización de migas de panes (área media de burbujas, porosidad), y en su clasificación, superando a otros clasificadores del estado del arte.Estos resultados resultan novedosos y alentadores, además de útiles para su extensión a otros materiales.

Grado académico: Universitario de posgrado/doctorado.

Titulo obtenido: Doctor en Informática.

Idioma: Español.

Area de conocimiento: Otras Ciencias de la Computación e Información.

Año: 2016