Эффекты присутствия в графике (нужен совет)

[V.G.]

Здравствуйте. Мое имя Виктор, конструктор (искусственный интеллект),Алма-Ата, Казахстан. Необходимо написать небольшую компьютерную программу, но в Казахстане проблемы с профессиональными программистами. Возможно, кто-нибудь поможет консультациями: с чего начинать и что делать. Ниже общая информация по программе.

Спасибо.

( графические редакторы нейронных эффектов )

1. Редакторы глубины пространства

Компьютерная графика создаваемая сегодня, как правило, плоская включая и объемные изображения в 3D формате. Использование более совершенных технологий для формирования “эффекта присутствия” ограничено в основном трудностями теоретического характера: несовершенностью теории монокулярного восприятия глубины пространства.

Существует три способа создания изображений в “реальном формате”:

а) Посредством стереоскопического эффекта.

б) Посредством двигательного параллакса.

в) Посредством эффекта неоднозначности.

2. Теоретические трудности

Согласно существующим представлениям, стереоскопическое зрение является основным и самым мощным инструментом при восприятии реального мира или его виртуальных аналогов. Монокулярные эффекты глубины относят к вспомогательным инструментам, действие которых не зависит от внешних физических феноменов, относится к чисто умозрительным эффектам и основывается на опыте и вычислениях в зрительных полях мозга.

Вместе с тем известно, что около шести процентов людей не обладают стереоскопическим зрением, не испытывая при этом никаких ограничений в восприятии реальности окружающего мира.Во-вторых, ”грубые” эффекты глубины можно создавать на обычном компьютере, посредством несложной анимации. И если в случае двигательного параллакса еще можно рассуждать о вычислительных процессах мозга, то в случае эффектов неоднозначности никакой явной информации для вычислений глубины пространства нет.

3.Нейронные эффекты неоднозначности

Как правило, 3D-рисунки содержат всю необходимую для вычислений глубины пространства “объемную” информацию: перспективу и относительные размеры объектов , их частичное перекрывание, тени, блики и т.д.. Но рисунки выглядят плоскими. Им можно придать объем посредством стереоэффектов (автостереограммы) или посредством симуляции физических границ объектов на изображении. Такого рода симуляцию можно осуществить в самом простом случае через цветовую анимацию, когда смешения цветов не происходит. Психофизику феномена определяет то, что мозг не может воспринимать неоднозначную информацию, т. е. видеть объект одновременно красным и зеленым или белым и черным. В такой ситуации возникает эффект слепоты мозга. (именно на этом психофизическом явлении основан и стереоэффект-феномен информационного конфликта)

У границы любого физического объекта вследствие явления дифракции распространяются ,как преломленные световые волны, так и отраженные, т. е. световой поток несет двойственную информацию ,которая не может быть идентифицирована цветовыми нейронами. Такие “молчащие” нейроны и помогают мозгу вычислить физические границы объектов ,чего не происходит в случае плоского изображения ,где информация строго однозначна.

4.Эффекты неоднозначности в компьютерной графике

Несовершенство методов стерео и цветовой анимации не позволяет использовать их в компьютерной графике, за исключением демонстрации зрительных иллюзий.

При генерации компьютерной сцены на мониторе яркость цветовых точек пикселов изменяется синхронно. Это необходимо для синхронной работы RGB-нейронов сетчатки. Именно синхронная работа “цветовых” нейронов и позволяет мозгу идентифицировать цвет пиксела. При десинхронизации изменений яркости RGB-точек по контурам объектов рисунка появится ощущение пространственной реальности изображения.

5.Плюсы и минусы эффекта неоднозначности

Эффект неоднозначности при генерации реальных “изображений” удобен тем, что позволяет обходиться только программными средствами без технической модернизации компьютера. Его простоту также можно отнести и к существенным недостаткам:

I) возможность использования только в графических рисунках;

II) возможность использования только в статических компьютерных сценах;

III) изображения должны содержать ярко выраженные эффекты глубины пространства (как контурные так и цветовые).

Несмотря на отмеченные недостатки, эффекты неоднозначности являются мощным средством создания “эффекта присутствия”, не уступающего по качеству стереоскопическим технологиям в области графического рисунка.

Пример грубого эффекта неоднозначности в графике-

http://image012.mylivepage.com/chunk12/146.../roulette01.gif или

http://ozz.ru/index.php/topic,12275.696.html (файл roulette01)

[Valery]

V.G.: Очень интересно, но по моему мнению, современные мониторы достигли верха совершенства для отображения 3D объекта на 2D плоскости. Лучше на текущий момент сделать ничего нельзя, нужно менять сам принцип, например ждать когда появятся 3D мониторы, или голографические системы, создающие изображения в объеме.

Ну а вообще, что тут можно поделать? Нужно изучать творчество известных художников - реалистов, (Репина, Айвазовского, Серова, Сурикова....) которые могли таки реалистично изображать трехмерные объекты на плоскости. Лучше этого, ИМХО ничего нет.

[V.G.]

V.G.: Очень интересно, но по моему мнению, современные мониторы достигли верха совершенства для отображения 3D объекта на 2D плоскости. Лучше на текущий момент сделать ничего нельзя, нужно менять сам принцип, например ждать когда появятся 3D мониторы, или голографические системы, создающие изображения в объеме.

Ну а вообще, что тут можно поделать? Нужно изучать творчество известных художников - реалистов, (Репина, Айвазовского, Серова, Сурикова....) которые могли таки реалистично изображать трехмерные объекты на плоскости. Лучше этого, ИМХО ничего нет.

В отношении предела совершенства мониторов,как конструктор ,согласиться не могу.Если использовать нейротехнологии,то до пределов совершенства еще очень далеко.

По существу наши ощущения,и зрительные также,весьма условны.Их достаточно просто обмануть (стереоскопия-яркий пример).Использование боле сложных и тонких методов поможет создать более яркие иллюзии(например,видимый звук).Прочтите в книге Д.Хокинса "Об интеллекте" о том,как можно научить видеть слепых с помощью тактильных ощущений на языке.(Глава 3.Человеческий мозг).

Книгу можно скачать здесь:www.koob.ru/books/on_intelligence.rar

[Valery]

V.G.: Я знаю о психофизиологическом восприятии и так. На самом деле картинка не на мониторе, и не на бумаге, а у нас в мозгу. По этому, что бы передать объем, или еще какие-то эффекты присутствия, совсем не нужно нейронных систем. Зачастую может оказаться достаточным пары штрихов мелом по асфальту. Главное это уметь, найти те "концы", куда поставить штрих, что бы мозг воспринял эту картинку как объемную. Исключение, - наверно животные, инопланетяне, и возможно дремучие дикари, у которых в мозгу нет соответствующих "программ", как воспринимать графику. Хотя насчет последних, большие сомнения, потому что у всех групп [нормальных] людей есть изобразительное искусство, хотя бы Боди-арт, в виде "боевой раскраски" :) .

Современные мониторы показывают графику в достаточной степени, что бы передать объем предмета. Да и картинки старых ламповых телевизоров не воспринимались как вырезанные из картона.

Если нужно чего-то еще, например компьютерные мониторы для указанных выше лиц, то эти мониторы (или другие средства отображения) нужны новые, вообще принципиально нового класса. И не по схемотехнике, а по принципу отображения (изображение в прозрачном кубе, либо просто в комнате).

Честно говоря, мне не понятна суть этой темы? Хотя это все возможно пригодится для обучения служебных собак. Обезьянам это не надо, они и так умеют распознавать отображенное на мониторе.

[Васильевич]

V.G.:

Согласно существующим представлениям, стереоскопическое зрение является основным и самым мощным инструментом при восприятии реального мира или его виртуальных аналогов. Монокулярные эффекты глубины относят к вспомогательным инструментам, действие которых не зависит от внешних физических феноменов, относится к чисто умозрительным эффектам и основывается на опыте и вычислениях в зрительных полях мозга.

Вместе с тем известно, что около шести процентов людей не обладают стереоскопическим зрением, не испытывая при этом никаких ограничений в восприятии реальности окружающего мира.Во-вторых, ”грубые” эффекты глубины можно создавать на обычном компьютере, посредством несложной анимации. И если в случае двигательного параллакса еще можно рассуждать о вычислительных процессах мозга, то в случае эффектов неоднозначности никакой явной информации для вычислений глубины пространства нет.

С точки зрения психофизиологии зрения, Вы в этом абзаце допустили 12 ошибок. Как для конструктора интеллекта - многовато. Почемы бы Вам не отыскать себе в помощь медицинского соисполнителя темы?

[GUST]

V.G.

Начало-то было о программировании... :)

Когда пишутся "небольшие" программы, то это уже верх совершенства! :doh:

С твоими задачами могут справиться разве что монстры Яблока... ;)

Поэтому, как конструктор, составь толковое ТЗ и выноси тута по пунктикам. Лучше меньше, да точнее. Пока идёт каша... :)

С профессиональными программистами не только в Казакстане швах, в Америке их тоже на углах не найдёшь... :D Выписать тебе?

Очень похоже, как пробежавший по постам, тебе точно нужны медики-психонейристы. (НЛП нужно?) :) Диагностическая аппаратура и визуализация, а потом уже ставить задачи по программированию обработки этих результатов и вывода в соответствующее поле графики.

Не уловил связи с 3Д и с 2Д? Это актуально для данной визуализации?

Или мечтаем о счастливом ближайшем будущем через 35-55 лет? :g:

Репина будем привлекать? :) Потому что любой толковый художник уже обманщик - изображает на 2Д любые объёмы... :)

[Тролль]

графические редакторы нейронных эффектов

Что-то напоминает нанотехнологии... нельзя ли не "высоким штилем"? :) Применение оптических иллюзий для создания эффекта объемности...

Использование более совершенных технологий для формирования ”эффекта присутствия” ограничено в основном трудностями теоретического характера: несовершенностью теории монокулярного восприятия глубины пространства.

ИМХО слаба не теория, а побочные эффекты восприятия, ответственные за оптические и прочие иллюзии, типа 25 кадра. И слава Богу, а то бы мы такого насмотрелись... :) Хватит с нас Кашпировского.

Как фокус это годится, но смотреть, скажем, театр на экране с использованием оптических иллюзий... Чем раздражающе слабый эффект объемности, ИМХО лучше никакого. Практически же для показа динамических стереоизображений чаще всего используются анаглифические очки, хотя с ними, конечно, до высокого качества далеко. Зато просто и дешево.

Отличное качество обеспечивают стереоочки с попеременным показом кадров каждому глазу, хотя они применяются обычно только для просмотра на компьютерных мониторах, где ЖК "заслонки" очков можно легко синхронизировать со сменой кадров на мониторе. Поддержка стереопоказа с такими очками входит в состав стандартных драйверов nVidia, в их настройках есть соответствующие пункты, как и для подключения телевизора (я не пробовал, но возможно, при подключении телевизора к компьютеру удастся смотреть стереоизображение и на нем). В свое время я увлекался компьютерными играми со стереоизображением с подключением таких очков. Эффект был просто великолепен - полное ощущение присутствия, например, в голове боевого робота, только тряски нехватало. Есть и независимые от мониторов очки с собственными ЖК экранчиками для каждого глаза, они идут по цене обычного монитора.

А ЖК 3D мониторы, не требующие очков для просмотра стереоизображения, в настоящее время выпускаются серийно (примерно полдесятка моделей), но, к сожалению, стоят примерно в десять раз дороже обычных (например, тут описание нескольких моделей на русском языке). Вероятно, если бы объем выпуска был больше, они бы сильно подешевели, технология не слишком сложна.

Разумеется, поле для исследований оптических иллюзий еще большое. Однако чего-то революционного от них ИМХО ожидать не приходится. Когда потребители созреют для массового потребления стереофильмов, просто подешевеет нужная техника.

Изменено 7 декабря, 2008 пользователем Тролль

[V.G.]

Извиняюсь за многословие.Хотел подробно изложить проблему.

Суть задачи в двух словах.

Имеем контур,например,квадрат,состоящий из 100 пикселов:100 пэлов R,100 пэлов G,100 пэлов B.Необходимо изменять яркость R c частотой 10 Гц, G-20 Гц, В-30 Гц.(значения условны) Такая "микроанимация".Другими словами,яркости пэлов в контуре должны изменяться не синхронно.При этом принципиальны не абсолютные значения частот,а и отношения.Т.е. частоты могут быть плавающими,а разности между ними постоянными (или почти постоянными).

[V.G.]

V.G.:

С точки зрения психофизиологии зрения, Вы в этом абзаце допустили 12 ошибок. Как для конструктора интеллекта - многовато. Почемы бы Вам не отыскать себе в помощь медицинского соисполнителя темы?

Если для Вас нетрудно укажите эти ошибки подробнее здесь или в письме (vgspace@rambler.ru).Спасибо за критику.

К сожалению в нейрофизиологи огромое количество "белых пятен" и утверждать что-то уверенно пока нельзя.Ошибки неизежны(это атрибут любых исследований).

[V.G.]

V.G.: Я знаю о психофизиологическом восприятии и так. На самом деле картинка не на мониторе, и не на бумаге, а у нас в мозгу. По этому, что бы передать объем, или еще какие-то эффекты присутствия, совсем не нужно нейронных систем. Зачастую может оказаться достаточным пары штрихов мелом по асфальту. Главное это уметь, найти те "концы", куда поставить штрих, что бы мозг воспринял эту картинку как объемную. Исключение, - наверно животные, инопланетяне, и возможно дремучие дикари, у которых в мозгу нет соответствующих "программ", как воспринимать графику. Хотя насчет последних, большие сомнения, потому что у всех групп [нормальных] людей есть изобразительное искусство, хотя бы Боди-арт, в виде "боевой раскраски" :) .

Современные мониторы показывают графику в достаточной степени, что бы передать объем предмета. Да и картинки старых ламповых телевизоров не воспринимались как вырезанные из картона.

Если нужно чего-то еще, например компьютерные мониторы для указанных выше лиц, то эти мониторы (или другие средства отображения) нужны новые, вообще принципиально нового класса. И не по схемотехнике, а по принципу отображения (изображение в прозрачном кубе, либо просто в комнате).

Честно говоря, мне не понятна суть этой темы? Хотя это все возможно пригодится для обучения служебных собак. Обезьянам это не надо, они и так умеют распознавать отображенное на мониторе.

Вы правы.В создании виртуальных миров -это не лучший вариант.Но суть задачи не в этом.

Архиважная проблема при проектировании искусственного интеллекта-распознавание образов.Существующие подходы,использующие градации цветов и яркостей нерациональны (на мой взгляд).Необходимы системы контурного распознавания.В этом случае объекты и пространственные взаимоотношения между ними можно описать математически.И самый практичный подход (опять же,как видиться мне)-эмуляция некоторых нейронных механизмов восприятия в электронных системах.

("Реальная графика"-всего лишь способ решить вопросы финансирования. Просить деньги -дело неблагодарное.)

[Тролль]

Имеем контур,например,квадрат,состоящий из 100 пикселов:100 пэлов R,100 пэлов G,100 пэлов B.Необходимо изменять яркость R c частотой 10 Гц, G-20 Гц, В-30 Гц.(значения условны) Такая "микроанимация".Другими словами,яркости пэлов в контуре должны изменяться не синхронно.При этом принципиальны не абсолютные значения частот,а и отношения.Т.е. частоты могут быть плавающими,а разности между ними постоянными (или почти постоянными).

То есть, говоря другими словами, цвет квадрата должен меняться по заданному закону с дискретностью 60 Гц. Такая частота стандартна для смены кадров ЖК монитора. Но видеокарта может выдавать другое число фреймов в секунду. Соответственно электроника монитора будет переделывать одну частоту в другую, и соотношения могут нарушиться. Поэтому нужна синхронизация смены цвета квадрата с частотой перерисовки кадров монитора. Средства DirectX (DirectDraw) это позволяют. Изменено 8 декабря, 2008 пользователем Тролль

[V.G.]

То есть, говоря другими словами, цвет квадрата должен меняться по заданному закону с дискретностью 60 Гц. Такая частота стандартна для смены кадров ЖК монитора. Но видеокарта может выдавать другое число фреймов в секунду. Соответственно электроника монитора будет переделывать одну частоту в другую, и соотношения могут нарушиться. Поэтому нужна синхронизация смены цвета квадрата с частотой перерисовки кадров монитора. Средства DirectX (DirectDraw) это позволяют.

Благодарю за информацию.Обсужу ее с программистами Алма-Аты.Думаю вопросы еще появяться.

Еще раз,спасибо.