Grafika komputerowa, subdyscyplina informatyki, tradycyjnie zajmuje się algorytmami cyfrowej syntezy i manipulacji treściami wizualnymi i geometrycznymi. Obecnie jest to dziedzina multidyscyplinarna, obejmująca fotorealistyczne renderowanie w czasie rzeczywistym, modelowanie geometryczne i symulację w czasie rzeczywistym. Pozostaje ściśle związana z widzeniem komputerowym, czyli analizą obrazu i przecina się z innymi domenami, takimi jak uczenie maszynowe i interakcja człowiek-komputer. Wyniki badań graficznych są powszechnie stosowane w tworzeniu efektów wirtualnych, animacji komputerowej, gier wideo, wizualizacji, wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości, a także w oprogramowaniu do projektowania wspomaganego komputerowo, stosowanym w architekturze, inżynierii i innych branżach.
Grupa Grafika komputerowa w IDEAS NCBR prowadzi badania na styku grafiki, widzenia i uczenia maszynowego. Współpracując z renomowanymi instytucjami akademickimi i partnerami branżowymi oraz aktywnie uczestnicząc w najważniejszych projektach badawczych prowadzonych w społecznościach ACM SIGGRAPH i EUROGRAPHICS, staramy się przesuwać granice wiedzy. Nasze badania obejmują zarówno podstawowe, jak i stosowane aspekty renderowania 3D, modelowania geometrycznego oraz animacji i symulacji, a wszystko to w połączeniu z rozwojem sztucznej inteligencji.
Renderowanie neuronowe
W grafice komputerowej głównym celem jest tworzenie fotorealistycznych i kontrolowanych obrazów i filmów w procesie zwanym „renderowaniem”. Z biegiem lat graficy opracowali zaawansowane metody reprodukcji warunków oświetlenia i materiałów złożonych obiektów, co zaowocowało wiernymi symulacjami rozchodzenia się światła w generowanych obrazach. Niedawno pojawiła się koncepcja renderowania neuronowego, która rozszerza tradycyjne zasady grafiki komputerowej poprzez wykorzystanie elementów widzenia komputerowego i uczenia maszynowego. Potoki renderowania neuronowego uczą się generować i prezentować sceny zbudowane z nieuporządkowanych lub uporządkowanych obrazów lub filmów. Takie podejście umożliwia tworzenie realistycznych obrazów o wysokiej jakości, ujętych z nowych perspektyw. Nasze badania służą zgłębieniu tej techniki syntetyzowania treści wizualnych o wysokiej jakości do zastosowań takich jak produkcja filmów i gier.
Modelowanie neuronowe
Innymi kluczowymi dziedzinami grafiki komputerowej są modelowanie geometryczne, przetwarzanie geometrii i definiowanie kształtów w przestrzeni trójwymiarowej. Projektowanie geometrycznych modeli 3D to złożony proces, wymagający umiejętności zarówno artystycznych, jak i technicznych. Jednak obecne oprogramowanie do projektowania często nie spełnia rosnących wymagań, co wskazuje na potrzebę twórczych rozwiązań. Naszym celem jest badanie nowych algorytmów i opracowywanie nowatorskich rozwiązań do generowania treści geometrycznych przy użyciu generatywnych metod uczenia maszynowego. To podejście pozwala na tworzenie geometrii w połączeniu z innymi aspektami, takimi jak właściwości fizyczne i funkcjonalność semantyczna, a także na skalowanie ich, by móc tworzyć duże elementy geometryczne, takie jak światy otwarte i proceduralne. Z rozwiązań tych można korzystać w branży filmowej, gamingowej, a także w innych dziedzinach, takich jak komputerowe wspomaganie projektowania, inżynierii i produkcji (CAD/CAE/CAM).
Symulacja neuronowa i animacja
Symulacja neuronowa łączy symulację właściwości fizycznych obiektów, zasady animacji i możliwości uczenia maszynowego. To podejście staje się niezbędnym narzędziem służącym do badania złożonych zjawisk w świecie rzeczywistym, takich jak zmiany klimatu lub zachowanie tłumów ludzi w gęsto zaludnionych obszarach. Symulacje fizyczne tworzą środowisko wirtualne, które pozwala bezpiecznie testować różne scenariusze związane np. z bezpieczeństwem publicznym i kształceniem lekarzy. Będą mogły wspierać procesy decyzyjne np. u służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo tłumu. Wykorzystujemy sieci neuronowe, aby przekształcić te scenariusze w zadania optymalizacyjne, w których dane mogą być skuteczniej wykorzystywane. Nasze badania w tej dziedzinie mają zastosowanie w produkcji treści wizualnych, grach komputerowych, planowaniu urbanistycznym.
Computer Graphics Group w IDEAS NCBR angażuje się w rozwój grafiki komputerowej, ze szczególnym uwzględnieniem obszaru, w którym nakładają się grafika, widzenie i uczenie maszynowe. Jesteśmy podekscytowani potencjałem naszej pracy w kształtowaniu przyszłości społeczeństwa i przemysłu.
Google Scholar
Stefan Dziembowski