La computación grafica ha sido una de las ramas de las ciencias de la computación de mayor impacto social y acercamiento al publico. La graficación esta casi siempre asociada con la interactividad, por lo que actualmente casi todo sistema o programa interactivo tiene una interface grafica. Esto es así no solo en aplicaciones especificas de traficación matemática y estadística, sino también como medio de producir representaciones visuales para otros sistemas informáticos, como ocurre actualmente en los lenguajes de programación visual, y en los sistemas de diseño asistidos. Todos estos sistemas, utilizados para fines tan diversos, tienen un fundamento subyacente que consiste en una serie de técnicas derivadas de la aplicación computacional. Los métodos de mapeo de texturas las cuales son base para añadir realismo a una superficie, están pensados en función de facilitar la tarea de modelado, creación de interfaces, realización de videojuegos. En algunas aplicaciones el modelado, tiene un uso analítico, es decir, a partir de un determinado modelo real se obtiene una superficie grafica con mayor realismo, En los juegos y consolas es mucho más importante la velocidad de representación, para permitir una gran fluidez de juego, más que la precisión en los cálculos. Los sistemas que traducen modelos matemáticos a imágenes visuales requieren de métodos y algoritmos óptimos, es decir se debe tener un criterio a la hora de utilizar un algoritmo de mapeo. Este trabajo de tesis propone realizar el estudio de una de las ramas de representación grafica: el mapeado de texturas sobre superficies graficas. Se presentan las propiedades, particulares y funcionamiento de los algoritmos de mapeo para el mapeado de texturas, y se realiza una rigurosa evaluación y comparación sobre los mismos para que de esta formase halle una propuesta de alternativa valida de solución en el campo de diseño.

Según el Principio de Arquímedes, un objeto total o parcialmente sumergido es afectado por una fuerza vertical hacia arriba, conocida como fuerza de empuje de magnitud igual al peso del fluido desalojado. Esta descripción simple explica un conjunto variado de efectos que son ubicuos en la naturaleza y están cada vez más presentes en videojuegos, animaciones generadas por computadora y aplicaciones gráficas interactivas en general. Si bien existen soluciones al problema del acoplamiento entre fluidos y sólidos para algunos casos particulares, es necesario el desarrollo de nuevos modelos de flotabilidad precisos y sufi cientemente generales. En esta tesis, se propone un método para computar de manera realista el problema del acoplamiento fluido-a-sólido que es adecuado para un amplio espectro de casos, como objetos rígidos o deformables, sólidos o huecos, permeables o impermeables y con distribución de masa variable. En el caso de objetos permeables que permiten el ingreso de líquido hacia dentro del objeto, el método presentado incorpora la dinámica del fluido en el que el objeto está sumergido y desacopla el cómputo de las magnitudes físicas involucradas en la fuerza de flotabilidad del objeto vacío respecto al líquido contenido dentro de él. Por otro lado, la apariencia visual de ciertos materiales depende de su propiedades intrínsecas de transferencia de luz, de la iluminación presente y de otras contribuciones de ambiente. En particular, esto se produce en el caso de materiales porosos, rugosos o absorbentes donde la presencia de líquido sobre la super cie altera de manera signifi cativa la función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) que, a su vez, resulta en cambios notables en la apariencia visual. Por esta razón, el renderizado de materiales que alteran su apariencia bajo condiciones de humedad continúa siendo un tópico de relevancia en el área de Computación Gráfi ca. En esta tesis, además, se introduce una nueva técnica para modelar y renderizar los cambios de apariencia de los materiales absorbentes cuando existe líquido en su super cie. En primer lugar, se desarrolló un nuevo método para resolver el problema de la interacción entre un medio líquido y la super cie de un objeto utilizando, para esto, sus coordenadas de textura. Seguidamente, se propuso un algoritmo para modelar los principales procesos físicos que ocurren en la super cie de un objeto sólido húmedo o mojado. Finalmente, se extiende el modelo propuesto por la literatura para explicar el cambio de apariencia de ciertos materiales absorbentes bajo condiciones de humedad y se implementa un algoritmo logrando tiempos aptos para aplicaciones en Tiempo-Real. La solución completa es diseñada teniendo en cuenta la implementación en arquitecturas superescalares y usando aceleración por GPU (Graphics Processing Unit), permitiendo su integración con los pipelines de procesamiento gráfi co actuales. / Following the celebrated Archimedes' Principle, any object wholly or partially immersed in a fluid is subject to an upwards force, known as buoyancy force, equal to the weight of the uid displaced by the object. This simple description is the origin of a set of effects that are ubiquitous in nature, and are becoming commonplace in games, animation, and interactive applications in general. Even though there are solutions to the fluid-to-solid coupling problem in some particular cases, to the best of our knowledge, comprehensive and accurate computational buoyancy models adequate in general contexts are still lacking. We propose a real-time GPU-based algorithm for realistic computation of the fluid-to-solid coupling problem, which is adequate for a wide generality of cases (rigid or deformable objects, solid or hollow, permeable or waterproof, and with variable masses). The method incorporates the dynamics of the fluid on which the object is immersed, and decouples the computation of the physical parameters involved in the buoyancy force of the empty or dry object from the mass of liquid contained inside. The dynamics of this mass of liquid are also computed, in a way such that the relation between the center of mass of the object and the buoyancy force may vary, leading to complex, realistic behaviors such as the one arising with a sinking boat. The visual appearance of materials depends on their intrinsic light transfer properties, the illumination and camera conditions, and on other environmental contributions. In particular, this is the case in porous, rough, or absorbent materials, where the presence of liquid on the surface alters signi cantly their BRDF (bidirectional reflectance function), which in turn results in signi cant changes in their visual appearance. For this reason, rendering materials that change their appearance when wet continues to be a relevant topic in Computer Graphics, especially when real-time photo-realistic rendering is required in scenes involving this kind of materials in interaction with water or other liquids. In this paper we introduce a physically inspired technique to model and render the changes in appearance of absorbent materials when liquid is present on their surface. First, we develop a new method to solve the interaction between the liquid phase and the object surface using the latter's own underlying texture coordinates. Then, we propose an algorithm to model the difusion phenomenon that occurs in the interface between a solid porous object and a translucent liquid. Finally, we extend a model which explains the change of appearance of materials under wet conditions, and we implement it achieving real-time performance. The complete model is developed using GPU (Graphics Processing Unit) acceleration, which can be seamlessly integrated with the usual rendering pipeline in the most popular graphic libraries.

Desarrollar un motor gráfico fotorrealista de tiempo real es un gran reto que involucra relevar e implementar un gran número de tecnologías gráficas complejas. También es necesario diagramar y estructurar los diferentes elementos de la plataforma de software a desarrollar con el objetivo de lograr código eficiente, flexible y mantenible. En esta tesis se llevó a cabo un relevamiento de tecnologías para la creación de un pipeline gráfico de superficies fotorrealista en tiempo real, enfocándose en aspectos que se consideraron vitales a la hora de establecer los cimientos del pipeline. Específicamente, este trabajo se enfoca en realizar un análisis de los distintos sistemas de color y el tratamiento que debe efectuarse sobre éstos, en introducir las tecnologías de iluminación global de tiempo real contemporáneas más importantes y en realizar un análisis de los distintos pipelines gráficos de iluminación local disponibles. Además, se diseñó e implementó un framework para la rápida generación de aplicaciones gráficas fotorrealistas. Este proyecto se denominó XNA Final Engine y se encuentra desarrollado sobre una plataforma de software de rápido desarrollo, el lenguaje C# y la API gráfica XNA. En éste se implementó un pipeline de iluminación local deferred lighting, se incorporaron tecnologías de iluminación global en el espacio de pantalla e iluminación ambiental representada con armónicos esféricos y se representó el color en alto rango dinámico, realizando los cálculos de iluminación en el espacio lineal y aplicando mapeos tonales para su correcta reproducción en pantalla. También se realizó una evaluación de la viabilidad de incorporar los fundamentos de la programación orientada a datos y el desarrollo basado en componentes sobre una plataforma de rápido desarrollo. / Developing a real-time photorealistic graphics engine is a challenge that involves the reviewing and implementation of a large number of complex graphics technologies. It is also necessary to outline and structure the different elements of the developed software platform with the aim of achieving efficient, flexible and maintainable source code. The contribution of this thesis is a survey of technologies for the creation of a real-time surface photorealistic graphic pipeline, focusing on aspects which were considered vital in establishing the foundations of the pipeline. Specifically, this document focuses on the analysis of several color systems, the introduction of the most important contemporary real-time global illumination technologies and the exploration of the different local illumination graphics pipelines available. In addition, a framework for the rapid generation of photorealistic graphics applications was designed and implemented. This project was named Final XNA Engine and is built on a platform of rapid development, the C# language and the XNA API. In this engine a local illumination deferred lighting pipeline was implemented, screen-space global illumination technologies and ambient lighting represented as spherical harmonics were incorporated; the color was represented in high dynamic range, lighting calculations were done in linear space and a tone mapping was applied to achieve a correct reproduction of the color on the screen. A feasibility study of incorporating the fundamentals of data-oriented programming and component-based development in a platform of rapid development was also performed.

Hoy en día, prácticamente toda actividad realizada, ya sea directa o indirectamente, está apoyada en algún dispositivo tecnológico. Pese al gran incremento en el uso de la tecnología en estos ultimos años, algunos soportes tradicionales tales como los libros, siguen siendo ampliamente utilizados. Se ha argumentado que el papel tiene los días contados, y que la evoluci on de la lectura se encamina completamente hacia las computadoras o medios móviles como lo son las tabletas o los lectores de libros electrónicos. Sin embargo, hasta el día de hoy, el libro tradicional sigue siendo parte de nuestra vida cotidiana. Un campo que ha sido explorado en los ultimos años con el fin de integrarse a la realidad que nos rodea, es el de la Realidad Aumentada (RA). Esta tecnología ha brindado nuevas alternativas teniendo como objetivo mejorar nuestra percepción de la realidad aportando bene cios a la realización de nuestras tareas diarias; esto lo posiciona como un excelente complemento para los libros tradicionales y la lectura de los mismos. Se han presentado varias propuestas para mejorar los libros tradicionales, originándose así un nuevo tipo de libro, el libro aumentado. Sin embargo, estos libros a un poseen ciertas limitaciones.La propuesta de la presente tesis es superar estas limitaciones, proponiendo una extensión para los libros aumentados. Esta extensión considera la generación de libros aumentados a partir de cualquier libro pre-existente, permitiendo incorporarle diferentes tipos de contenidos con la posibilidad adicional de que sean compartidos por distintos lectores. De este modo, extendemos también los libros aumentados, potenciando al libro tradicional con la posibilidad de realizar la incorporación de contenidos aumentados de manera colaborativa. En este contexto, tambi en proponemos las interacciones que consideramos adecuadas para interactuar tanto con el libro como con su contenido. Para esto definimos una clasificación de las mismas que puede utilizarse como guía para el diseño e implementación de las actividades que se pueden realizar con un libro aumentado. Además presentamos una arquitectura que da soporte a nuestra propuesta para extender los libros aumentados. Basados en la misma, implementamos un sistema que utilizamos para experimentar y evaluar la validez de nuestra propuesta. Finalmente, para realizar dicha evaluaci on, diseñamos un experimento estadísticamente robusto que nos permitió determinar tanto la usabilidad de la propuesta como el desenvolvimiento de usuarios n oveles con este tipo de tecnologías basadas en RA. La evaluación realizada nos permitió avalar el enfoque propuesto y capturar informaci on relevante respecto a qu e tareas resultan sencillas o difíciles para usuarios n oveles de RA. Por otra parte, los resultados del experimento arrojan nuevas direcciones para continuar la investigación en torno a los libros aumentados. / Nowadays practically every performed activity, whether directly or indirectly, it is supported by a technological device. Despite the large increase in the use of technology in recent years, some traditional media such as books, are still widely used. It has been argued that the end of paper use is imminent, stating that the evolution of reading is toward computers or mobile devices such as tablets or e-readers. Nevertheless, up today the traditional book remains part of our daily life. This technology has provided new alternatives granting an improved perception of the reality and bringing bene ts to our daily tasks; these features make it an excellent complement to traditional books as well as its reading experience. Several approaches have been presented in order to improve traditional books, thereby enabling a new type of book, named as augmented book. However, these books still have some limitations. To overcome these limitations, we propose an extension for augmented books. This extension considers the generation of augmented books from any pre-existent book, allowing the incorporation of di erent types of contents with the additional possibility of sharing these contents with other readers. Thus, the use of augmented books is extended, enhancing the traditional book with the possibility of incorporating augmented contents in a collaborative fashion. In this context, we also propose the interactions we considered suitable to interact with the book and its content. Thus, we de ned a classi cation of the interactions that can be used to guide the design and implementation of activities that can be performed with an augmented book. We also presented an architecture which supports our approach for extending augmented books. Based on this architecture, a system was implemented to experiment and to evaluate the validity of our approach. Finally, we designed a statistically robust experiment to conduct the evaluation. This experimento allowed us to analyze the usability of the approach as well as the usage of the system by novice users. Based on the results of the conducted evaluation we validated our approach and concluded important remarks about the di culties encountered by novice users on the tasks which involved Augmented Reality features. Moreover, experimental results derive in new future research directions toward augmented books.

Esta tesis presenta un estudio elaborado de la arquitectura de software Model-View-Controller que hoy en día es, la más utilizada en el diseño de aplicaciones que requieren interacción con usuarios. El análisis se apoya sobre un conjunto definido de características deseables en una aplicación de software construida con dicha arquitectura. Estas propiedades son luego proyectadas uniformemente sobre distintos frameworks de última generación que implementan Model-View-Controller. Al mismo tiempo, la tesis contiene un estudio de la evolución de MVC, de sus componentes y conceptos, para lo cual ha sido necesario exponer y explicar los obstáculos y problemas que surgieron con la llegada de aplicaciones interactivas de mayor complejidad. En particular el trabajo se aboca al uso de MVC en la Web. Por último, el análisis intenta transmitir la importancia que esta herramienta a cobrado desde sus comienzos hasta la actualidad, por qué su utilización es ventajosa pero no siempre sencilla, y que MVC trae consigo un conjunto de conceptos y prácticas que impactan considerablemente sobre el diseño de una aplicación, sobre su grado de reusabilidad y flexibilidad posteriores y sobre las partes que la componen.

En Computación Gráfica uno de los conceptos más importantes es el \emph{Rendering}, definido como el proceso que a partir de los datos de una escena tridimensional genera una imagen en una ventana de visualización en 2 dimensiones. El rendering siempre se ha enfocado en generar imágenes fotorrealistas, aunque para diversas aplicaciones y escenarios se desea una imagen abstracta y/o estilizada. El proceso que puede generar ese tipo de imágenes es llamado Rendering No Fotorrealista, o NPR por sus siglas en inglés (Non Photorealistic Rendering). El NPR integra conceptos de Computación Gráfica y de Geometría Diferencial, y puede aplicarse en visualización científica e ilustración técnica, con el fin de destacar áreas o contornos de los objetos que son de interés para el observador; en la producción de imágenes que imiten medios tradicionales como la pintura o la acuarela; y en la generación de imágenes que imiten dibujos animados, entre otras áreas. En esta memoria se diseña e implementa un marco de trabajo (framework en inglés) para Computación Gráfica que permite desarrollar técnicas NPR y de rendering tradicional. El diseño del marco de trabajo contempla el estudio de los puntos comunes de diferentes técnicas de NPR y de las áreas asociadas, y, siguiendo el paradigma de la Orientación a Objetos, define distintas componentes internas que pueden ser extendidas para implementar técnicas de NPR y de rendering tradicional. La implementación se realiza en el lenguaje de programación C++ utilizando bibliotecas de código abierto o compatibles con código abierto: se utilizan la biblioteca gráfica OpenGL y el lenguaje Cg para comunicarse con los procesadores de la tarjeta de vídeo (GPU). El marco de trabajo incluye técnicas ya implementadas: para el rendering tradicional se implementaron graficadores de Gouraud y de Phong, mientras que para las técnicas NPR se implementaron graficadores de dibujado animado (Cel-Shading) y de modelos de tonos (Gooch Shading). Se implementaron extractores de líneas de interés (Siluetas y Contornos Sugestivos), así como una clase abstracta que permite definir nuevos tipos de líneas a extraer. La demostración de estas implementaciones se realiza mediante una aplicación de prueba que permite cargar modelos tridimensionales estáticos y animados; los resultados obtenidos se muestran mediante imágenes de los modelos tridimensionales cargados en la aplicación de prueba. Finalmente se realiza una discusión sobre el trabajo futuro, sobre las posibles líneas de investigación a seguir en estudios de post-grado y sobre el uso del marco de trabajo para implementar técnicas de rendering no NPR. Se concluye que el marco de trabajo se puede utilizar para el desarrollo de técnicas NPR y de rendering tradicional, que su desempeño es adecuado para el rendering en tiempo real para escenas tridimensionales de tamaño medio y que puede ser utilizado en aplicaciones reales.

El pelo, o pelaje en animales, es uno de los componentes cruciales a considerar en el diseño y producción de personajes virtuales. Es una de las características más reconocibles que contribuye a su autenticidad e identidad. Por lo tanto, no sólo su simulación debe ser estéticamente agradable y físicamente plausible, sino también debe encajar con el universo del personaje. En esta tesis, estudiamos todos los métodos y técnicas disponibles para el diseño, simulación, y renderización de pelo, tanto para uso fuera de línea como para aplicaciones de tiempo real. Para cada etapa, identificamos el conjunto de propiedades necesarias para considerar a un modelo físicamente plausible, y presentamos un análisis de los modelos reseñados según dichas propiedades. Hacemos especial énfasis en aquellos modelos con uso conocido en animación cinematográfica, en particular las películas Enredados, Valiente, y Zootopia. Además, presentamos la implementación de un sistema completo de sombreado de pelo, construida según las especificaciones de uno de los modelos reseñados, y realizada dentro de la suite de creación 3D libre y de código abierto, Blender. / Hair, and fur for animals, is one of the crucial components to be considered in the design and production of virtual characters. It is one of the most noticeable features that contribute to its authenticity and identity. As such, not only its simulation must be aesthetically pleasing and physically plausible, but it must also fit within the character’s universe. In this thesis, we survey all available methods and techniques of hair styling, simulation, and rendering, both for offline and realtime use. For each stage, we identify the set of properties which make a model physically plausible, and analyse the surveyed models. We make special emphasis in those models known to be used in feature animation, in particular the films Tangled, Brave, and Zootopia. Additionally, we present an implementation of a complete hair shading system, constructed according to the specifications of one of the surveyed models, and implemented within the free, open source 3D creation suite, Blender.

[ES] En esta tesis doctoral se analiza la representación del rostro sintético en la práctica artística contemporánea a partir de sus antecedentes y estrategias procedimentales. En el primer capítulo se estudia el inicio de la representación del individuo en la pintura alrededor del siglo XV, especialmente aquella fundamentada en la combinación de fragmentos faciales a partir de tipos ideales con el fin de obtener retratos particulares, y cuyo ejemplo más paradigmático lo encontramos en el uso de las cartillas académicas. En el segundo capítulo se estudian las prácticas fotográficas relacionadas con el ámbito científico durante el último cuarto del siglo XIX, ya que dieron lugar a estrategias de representación vinculadas con el rostro sintético. Tanto la antropometría judicial de Alphonse Bertillon, que supone una evolución de la combinación de fragmentos iniciada con las cartillas académicas, como el retrato compuesto desarrollado por Francis Galton, basado en el promedio de la imagen, no persiguen producir la representación de un particular sino obtener la de un tipo. La primera parte de la tesis permite, por lo tanto, seleccionar dos estrategias de representación del rostro sintético (la combinación de fragmentos faciales y el promedio de la imagen) para guiar el desarrollo de la investigación y analizar su impacto en el arte contemporáneo. En la segunda parte de la tesis se estudian ambas estrategias en el siglo XX a través de los sistemas de composición facial utilizados en el ámbito judicial, la imagen digital y el uso del procedimiento del morphing. En la tercera parte de la tesis se estudian ambas metodologías en las prácticas artísticas contemporáneas, analizando la obra y trayectoria de una serie significativa de artistas activos entre la década de los ochenta y los dos mil, que han utilizado el concepto de rostro sintético en sus obras. De este análisis advertimos que en el retrato pictórico, el tipo es producido de un modo deductivo, siguiendo cánones establecidos, y el particular de un modo inductivo, por un proceso de ensayo y error; mientras que con la aparición de la fotografía analógica y su posterior evolución en el contexto de la representación social, en un primer momento, y con la aparición de la fotografía digital, en su segunda fase, podemos afirmar que, inversamente, el particular se obtiene de un modo deductivo, a través de un dispositivo mecánico: la cámara fotográfica, y el tipo es generado de un modo inductivo, a través de los procedimientos aquí estudiados: la combinación de fragmentos faciales y el promedio de la imagen. / [CA] En aquesta tesi doctoral s'analitza la representació del rostre sintètic en la pràctica artística contemporània a partir dels seus antecedents i estratègies procedimentals. En el primer capítol s'estudia l'inici de la representació de l'individu en la pintura al voltant del segle XV, especialment aquella fonamentada en la combinació de fragments facials a partir de tipus ideals a fi d'obtindre individus particulars, i l'exemple dels quals més paradigmàtic el trobem en l'ús de les cartilles acadèmiques. En el segon capítol s'estudien les pràctiques fotogràfiques relacionades amb l'àmbit científic durant l'últim quart del segle XIX, ja que van donar lloc a estratègies de representació vinculades amb el rostre sintètic. Tant l'antropometria judicial d'Alphonse Bertillon, que suposa una evolució de la combinació de fragments iniciada amb les cartilles acadèmiques, com el retrat compost desenvolupat per Francis Galton, basat en la mitjana de la imatge, no persegueixen produir la representació d'un particular sinó obtindre la d'un tipus. La primera part de la tesi permet, per tant, seleccionar dues estratègies de representació del rostre sintètic (la combinació de fragments facials i la mitjana de la imatge) per guiar el desenvolupament de la investigació i analitzar el seu impacte en l'art contemporani. En la segona part de la tesi s'estudien totes dues estratègies en el segle XX a través dels sistemes de composició facial utilitzats en l'àmbit judicial, la imatge digital i en l'ús del procediment del morphing. En la tercera part de la tesi s'estudien totes dues metodologies en les pràctiques artístiques contemporànies, analitzant l'obra i trajectòria d'una sèrie significativa d'artistes actius entre la dècada dels vuitanta i els dos mil, que han utilitzat el concepte de rostre sintètic en les seves obres. D'aquesta anàlisi advertim que en el retrat pictòric, el tipus és produït d'una manera deductiva, seguint cànons establits, i el particular d'una manera inductiva, per un procés d'assaig i error; mentre que amb l'aparició de la fotografia analògica i la seua posterior evolució en el context de la representació social, en un primer moment, i amb l'aparició de la fotografia digital, en la seua segona fase, podem afirmar que, inversament, el particular s'obté d'una manera deductiva, a través d'un dispositiu mecànic: la càmera fotogràfica, i el tipus és generat d'una manera inductiva, a través dels procediments ací estudiats: la combinació de fragments facials i la mitjana de la imatge. / [EN] The objective of this PhD thesis is to analyse the representation of the synthetic face in contemporary art practices through its background and procedural strategies. The first chapter studies the representation of the individual in art as it rose around the fifteenth century. The focus sets on the combination of facial fragments taken from ideal types in order to obtain a particular face, and its most paradigmatic example, the use of academic cards. The second chapter studies the photographic practices developed in the scientific field during the last quarter of the nineteenth century. These photographs used close strategies to the synthetic face. Both the judicial anthropometry of Alphonse Bertillon, which implies an evolution of the combination of fragments initiated in the academic cards, and the composite portrait developed by Francis Galton, based on the average of the image, no longer seek to produce the representation of a particular person but a type. The first part of the thesis selects two strategies of representation for the synthetic face (the combination of facial fragments and the average of the image), in order to structure the dissertation. The second part of the thesis studies both strategies in the twentieth century through the facial composition systems in the judicial field, the digital image and the use of the morphing programs. The third part of the thesis studies both methodologies in contemporary art practices, by selecting artists who worked on synthetic faces between the eighties and the two thousand. From this analysis we conclude that, in the pictorial portrait, the type is produced in a deductive way, according to stablished standards, and the particular one in an inductive way, following a trial and error method, whereas, firstly, with the appearance of analog photography and its subsequent evolution in the context of social representation, and, in a second phase, with the appearance of digital photography, we can affirm that, conversely, the particular is obtained in a deductive way, through a mechanical procedure: the photographic camera, and the type is generated in an inductive way, through the methods that have been studied here: combination of fragments and average of the image. / Luna Lozano, S. (2020). El rostro sintético en el arte contemporáneo. antecedentes, estrategias y casos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/138755

En el ámbito de la Vida Artificial, el termino de agentes virtuales autónomos (AVA) es utilizado para definir personajes que habitan en un mundo virtual 3D, y cuya apariencia y comportamiento intentan imitar las de seres vivientes reales, con la intención de crear la ilusión de que ellos también lo son. Pero para que un personaje virtual resulte convincente, no solo debe parecer real, sino también comportarse de manera real. El presente trabajo hace un aporte al desarrollo de sistemas de animación del comportamiento para AVAs, enfocándose principalmente en la animación de humanos virtuales autónomos; presentando un marco general de simulacion para la incorporacion de tecnicas computacionales que faliciten el desarrollo de simulaciones de actores virtuales, a la vez que introduce un nuevo esquema de animacion del comportamiento, el cual incorpora diferentes modulos que intentan emular el proceso cognitivo que genera la toma de desiciones. La integracion de los elentos graficos y el sistema de control de comportamiento desarrollado dan origen a la generacion de simulaciones donde humanos virtuales exhiben comportamientos realistas, basados en objetivos, y motivados por parametros emocionales, estados internos, y conocimiento sobre el entorno y sobre si mismos. / One of the most exciting topics in Computer Graphics is the realistic animation of the behavior of virtual agents. In this field (also known as Artificial Life), the challenge is to create a behavioral system for the virtual agents so that they behave as realistic as possible. To this aim, a number of different techniques have been applied during the last few years. Among them, the most powerful and appealing ones seem to be those based on Artifcial Intelligence (AI) techniques. After all, most of the AI techniques (such as neural networks or expert systems) are based on the idea of reproducing the structure and behavior of the human brain. Consequently, they are optimal candidates to be applied to this goal. This work is focused on describing a general framework for simulating the behavior of virtual actors evolving within a virtual 3D world, and achive realistically to simulate the mental processes of those virtual agents and the application of some well-known AI techniques to this purpose. In particular, we explore some of these techniques and discuss how can they be successfully applied to tackle this issue. For each technique, a discussion about how can it be applied to perform specific tasks is given. We also describe how can some mental processes such as memory, reasonning, recognition, perception and others be realistically simulated by using a carefully chosen combination of these techniques.

El propósito en esta memoria, es extender este trabajo haciendo un estudio del diseño de la aplicación, para mejorar el diseño y ajustarlo mejor a buenas prácticas de OOP2 . Además, se incluirán mejoras y características que no se concretaron en el desarrollo anterior como: Re namiento y mejoramiento de las mallas: Existen varios criterios de calidad que se pueden agregar a la aplicación, así como también otros algoritmos de re namiento y mejoramiento. También se pueden incluir algoritmos de des-re namiento de las mallas, es decir, remover puntos donde estos se encuentren muy concentrados. Mallas de cuadriláteros: En este momento las operaciones sobre la topología de la malla solo están de nidas para mallas de triángulos. Seria interesante extender las operaciones para que soportaran mallas de cuadriláteros, las cuales se asemejan mejor a la forma natural de las células. Algoritmos de veri cación de consistencia global de la malla: En este momento la veri- cación de consistencia solo se hace de manera local, lo cual puede provocar inconsistencias a nivel global de la malla, entre elementos que no se encuentren en una misma vecindad. Esto se puede llegar a generalizar para unir dos mallas distintas, manejando así la unión de varias mallas a solo una. Algo que se da en forma natural en los vegetales. Algoritmos de veri cación local más e cientes: Se desea desarrollar algoritmos de veri- cación local más e cientes que los actuales, que sean capaces de controlar cada una de las inconsistencias de la malla. Visualización de los cambios o deformaciones de la malla en forma On-line: Incluir la capacidad de mostrar la malla a medida que los cambios van ocurriendo. Esto haría más atractivo el modelamiento ya que actualmente la visualización se muestra paso a paso. Es decir, mostrando un solo estado a la vez. Solucionar problemas de precisión e inexactitud de los cálculos: Estos problemas en la aplicación actual generan esporádicamente malos resultados y caídas de la aplicación. Comunicación directa con software Femlab: Actualmente la aplicación no interactúa en forma directa con Femlab. Solo funciona a través de exportaciones hechas desde Femlab a archivos de texto.