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  • La herramienta mejora la vectorización de imágenes automatizada, ahorrando tiempo y esfuerzo a los artistas digitales

    Los investigadores del MIT han desarrollado un algoritmo que traza intersecciones en bocetos sin errores. Esto podría ahorrarles a los artistas digitales una gran cantidad de tiempo y frustración al vectorizar una imagen para animación. logotipos de marketing, y otras aplicaciones. Crédito:Ivan Huska

    Los artistas pronto tendrán a su disposición una nueva herramienta desarrollada por el MIT que podría ayudarlos a crear personajes digitales, logotipos y otros gráficos de forma más rápida y sencilla.

    Muchos artistas digitales confían en la vectorización de imágenes, una técnica que convierte una imagen basada en píxeles en una imagen que comprende agrupaciones de formas claramente definidas. En esta técnica, los puntos de la imagen están conectados por líneas o curvas para construir las formas. Entre otras ventajas, Las imágenes vectorizadas mantienen la misma resolución cuando se amplían o reducen.

    Para vectorizar una imagen, los artistas a menudo tienen que trazar a mano cada trazo utilizando software especializado, como Adobe Illustrator, que es laborioso. Otra opción es utilizar herramientas de vectorización automatizadas en esos paquetes de software. A menudo, sin embargo, estas herramientas dan lugar a numerosos errores de rastreo que requieren más tiempo para rectificarlos a mano. El principal culpable:desajustes en las intersecciones donde se encuentran las curvas y las líneas.

    En un artículo que se publica en la revista ACM Transactions on Graphics, Los investigadores del MIT detallan un nuevo algoritmo de vectorización automatizado que rastrea las intersecciones sin errores, reduciendo en gran medida la necesidad de revisión manual. Activar la herramienta es una versión modificada de una nueva técnica matemática en la comunidad de gráficos por computadora, llamados "campos de marco, "utilizado para guiar el trazado de caminos alrededor de curvas, Esquinas filosas, y partes desordenadas de los dibujos donde se cruzan muchas líneas.

    La herramienta podría ahorrarle mucho tiempo y frustración a los artistas digitales. "Una estimación aproximada es que podría ahorrar entre 20 y 30 minutos con las herramientas automatizadas, que es sustancial cuando piensas en animadores que trabajan con varios bocetos, "dice el primer autor Mikhail Bessmeltsev, un ex asociado postdoctorado del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) que ahora es profesor asistente en la Universidad de Montreal. "La esperanza es hacer que las herramientas de vectorización automatizadas sean más prácticas para los artistas que se preocupan por la calidad de su trabajo".

    El coautor del artículo es Justin Solomon, profesor asistente en CSAIL y en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, e investigador principal en el Grupo de procesamiento de datos geométricos.

    Guiando las lineas

    Muchas herramientas modernas utilizadas para modelar formas tridimensionales directamente a partir de bocetos de artistas, incluidos los proyectos de investigación anteriores de Bessmeltsev, Requiere vectorizar los dibujos primero. La vectorización automatizada "nunca funcionó para mí, entonces me frustré, ", dice. Esas herramientas, él dice, están bien para alineaciones aproximadas, pero no están diseñadas para la precisión:"Imagina que eres un animador y dibujaste un par de fotogramas de animación. Son bocetos bastante limpios, y desea editarlos o colorearlos en una computadora. Para eso, realmente te importa lo bien que se alinea tu vectorización con tu dibujo a lápiz ".

    Muchos errores, El lo notó, provienen de la desalineación entre la imagen original y la imagen vectorizada en las uniones donde se encuentran dos curvas, en un tipo de unión en "X", y donde una línea termina en otra, en una unión en "T". La investigación y el software anteriores utilizaron modelos incapaces de alinear las curvas en esas uniones, así que Bessmeltsev y Solomon asumieron la tarea.

    La innovación clave provino del uso de campos de marcos para guiar el rastreo. Los campos de marco asignan dos direcciones a cada punto de una forma bidimensional o tridimensional. Estas direcciones se superponen a una estructura básica, o topología, que puede guiar tareas geométricas en gráficos por computadora. Se han utilizado campos de marco, por ejemplo, para restaurar documentos históricos destruidos y convertir mallas triangulares (redes de triángulos que cubren una forma tridimensional) en mallas cuadrangulares (cuadrículas de formas de cuatro lados). Las mallas cuádruples se utilizan comúnmente para crear personajes generados por computadora en películas y videojuegos, y para el diseño asistido por computadora (CAD) para un mejor diseño y simulación del mundo real.

    Bessmeltsev, por primera vez, campos de fotogramas aplicados a la vectorización de imágenes. Sus campos de fotogramas asignan dos direcciones a cada píxel oscuro de una imagen. Esto realiza un seguimiento de las direcciones de la tangente, donde una curva se encuentra con una línea, de las curvas dibujadas cercanas. Eso significa, en cada intersección de un dibujo, las dos direcciones del campo del marco se alinean con las direcciones de las curvas de intersección. Esto reduce drásticamente la rugosidad, o ruido, intersecciones circundantes, lo que suele dificultar su rastreo.

    "En un cruce, todo lo que tiene que hacer es seguir una dirección del campo del marco y obtendrá una curva suave. Haces eso para cada cruce, y todas las uniones se alinearán correctamente, ", Dice Bessmeltsev.

    Vectorización más limpia

    Cuando se le da una entrada de un dibujo bidimensional ráster pixelado con un color por píxel, la herramienta asigna a cada píxel oscuro una cruz que indica dos direcciones. Comenzando en algún píxel, primero elige una dirección a seguir. Luego, traza la ruta del vector a lo largo de los píxeles, siguiendo las instrucciones. Después de rastrear, la herramienta crea un gráfico que captura las conexiones entre los trazos sólidos en la imagen dibujada. Usando este gráfico, la herramienta hace coincidir las líneas y curvas necesarias con esos trazos y vectoriza automáticamente la imagen.

    En su papel los investigadores demostraron su herramienta en varios bocetos, como animales de dibujos animados, gente, y plantas. La herramienta vectorizó limpiamente todas las intersecciones que se trazaron incorrectamente con herramientas tradicionales. Con herramientas tradicionales, por ejemplo, líneas alrededor de los rasgos faciales, como ojos y dientes, no se detuvo donde lo hicieron las líneas originales ni corrió a través de otras líneas.

    Un ejemplo en el documento muestra píxeles que forman dos líneas ligeramente curvas que conducen a la punta de un sombrero usado por un elefante de dibujos animados. Hay una esquina pronunciada donde se unen las dos líneas. Cada píxel oscuro contiene una cruz recta o ligeramente inclinada, dependiendo de la curvatura de la línea. Usando esas direcciones cruzadas, la línea trazada podría seguir fácilmente mientras giraba alrededor de la curva cerrada.

    "Muchos artistas todavía disfrutan y prefieren trabajar con medios reales (por ejemplo, lápiz, lápiz, y papel). ... El problema es que el escaneo de dicho contenido en la computadora a menudo resulta en una pérdida severa de información, "dice Nathan Carr, investigador principal en gráficos por computadora en Adobe Systems Inc., que no participó en la investigación. "El trabajo [del MIT] se basa en una construcción matemática conocida como 'campos de marco, 'para limpiar y eliminar la ambigüedad de los bocetos escaneados para recuperar esta pérdida de información. Es una gran aplicación del uso de las matemáticas para facilitar el flujo de trabajo artístico de una manera limpia y bien formada. En resumen, este trabajo es importante, ya que ayuda a los artistas a hacer la transición entre los reinos físico y digital ".

    Próximo, los investigadores planean aumentar la herramienta con una técnica de coherencia temporal, que extrae información clave de los fotogramas de animación adyacentes. La idea sería vectorizar los marcos simultáneamente, usando información de uno para ajustar el trazado de línea en el siguiente, y viceversa. "Saber que los bocetos no cambian mucho entre los marcos, la herramienta podría mejorar la vectorización mirando ambos al mismo tiempo, ", Dice Bessmeltsev.

    Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.




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