Novi alat vizualizira i uređuje fizički nemoguće objekte

straživači u MIT-ovom Laboratoriju za računalne znanosti i umjetnu inteligenciju (CSAIL) razvili su jedinstven pristup predstavljanju „nemogućih“ objekata na svestraniji način. Njihov alat „Meschers“ pretvara slike i 3D modele u 2,5-dimenzionalne strukture, stvarajući prikaze stvari poput prozora, zgrada, pa čak i krafni. Pristup pomaže korisnicima da ponovno osvijetle, zaglade i proučavaju jedinstvene geometrije, a istovremeno sačuvaju svoju optičku iluziju.

Ovaj alat mogao bi pomoći istraživačima geometrije u izračunavanju udaljenosti između dvije točke na zakrivljenoj nemogućoj površini (geodezijske crte) i simuliranju načina na koji se toplina raspršuje preko nje (difuzija topline). Također bi mogao pomoći umjetnicima i znanstvenicima računalne grafike u stvaranju dizajna koji remete fiziku u više dimenzija.

Glavna autorica rada i doktorandica MIT-a Ana Dodik ima za cilj dizajnirati alate računalne grafike koji nisu ograničeni na repliciranje stvarnosti, omogućujući umjetnicima da izraze svoju namjeru neovisno o tome može li se oblik ostvariti u fizičkom svijetu. „Koristeći Meschers, otključali smo novu klasu oblika s kojima umjetnici mogu raditi na računalu“, kaže. „Oni bi također mogli pomoći znanstvenicima percepcije da shvate točku u kojoj objekt zaista postaje nemoguć.“

Nemogući objekti ne mogu se u potpunosti replicirati u 3D-u. Njihovi sastavni dijelovi često izgledaju uvjerljivo, ali ti se dijelovi ne lijepe pravilno kada se sastave u 3D-u. No, ono što se računalno može oponašati, kako su otkrili istraživači CSAIL-a, jest proces kako percipiramo te oblike.

Meschers predstavlja nemoguće objekte kao da znamo njihove x i y koordinate na slici, kao i razlike u z koordinatama (dubina) između susjednih piksela. Alat koristi te razlike u dubini za neizravno zaključivanje o nemogućim objektima.

Osim renderiranja nemogućih objekata, Meschers može podijeliti svoje strukture na manje oblike za preciznije geometrijske izračune i operacije zaglađivanja. Ovaj je proces omogućio istraživačima da smanje vizualne nesavršenosti nemogućih oblika, poput crvenog obrisa srca koji su prorijedili.

Istraživači su također testirali svoj alat na „nemogućem bagelu“, gdje je pecivo zasjenjeno na fizički nemoguć način. Meschers je pomogao Dodik i njezinim kolegama da simuliraju difuziju topline i izračunaju geodetske udaljenosti između različitih točaka modela.

„Zamislite da ste mrav koji prelazi preko ovog peciva i želite znati koliko će vam vremena trebati da ga prijeđete, na primjer“, kaže Dodik. „Na isti način, naš alat bi mogao pomoći matematičarima da izbliza analiziraju temeljnu geometriju nemogućih oblika, slično kao što proučavamo one iz stvarnog svijeta.“

Poput mađioničara, alat može stvarati optičke iluzije od inače praktičnih predmeta, što umjetnicima računalne grafike olakšava stvaranje nemogućih predmeta. Također može koristiti alate za „inverzno renderiranje“ za pretvaranje crteža i slika nemogućih predmeta u visokodimenzionalne dizajne.

Meschers je samo početak za Dodik i njezine kolege. Tim razmatra dizajniranje sučelja kako bi alat bio lakši za korištenje pri izgradnji složenijih scena. Također surađuju sa znanstvenicima koji se bave percepcijom kako bi vidjeli kako se alat za računalnu grafiku može koristiti šire.