Meschers工具可視化和編輯“物理上不可能”的對象

麥克·埃舍爾（Mc Escher）的作品是通向錯覺世界的大門，它以“不可能的物體”拋棄了深度，違反了以恐懼的幾何形狀違反物理定律。您認為他的插圖取決於您的觀點的事實 – 例如，一個人，可見的，上升的人，可以沿著步驟進行 將您的頭傾斜到一邊場地

計算機圖形的科學家和設計師可以以3D重新創建這些幻想，但只能彎曲或切斷真實形狀並以一定角度的角度定位。但是，這種旁路有缺點：結構的平滑度或照明的變化將提出這不是光學幻覺，這也意味著您無法準確解決幾何問題。

計算機科學和人工智能MIT實驗室（CSAIL）的研究人員開發了一種獨特的方法來以更普遍的方式代表“不可能”對象。他們的 ”介子者“該工具將圖像和3D型號轉換為2.5維結構，從而創建了像窗戶，建築物甚至甜甜圈等事物的類似Escher的圖像。該方法可以幫助用戶在保持其光學幻覺的同時軟化，平滑和研究獨特的幾何形狀。

該工具可以幫助幾何學研究人員在彎曲的不可能表面上的兩個點之間的距離距離（“大地測量”），並建模熱量如何沿其散射（“熱擴散”）。它還可以幫助計算機圖形學的藝術家和科學家創建的設計在幾個維度上破壞物理學。

哲學博士學位的主要作者和法官是學生Ana Dodik試圖開發不限於現實複製的計算機圖形工具，使藝術家能夠表達自己的意圖，無論是否可以在物理世界中實現這種形式。她說：“使用Meschers，我們為您可以在計算機上工作的藝術家解鎖了新的表格。” “他們還可以幫助科學家 – 認識到該物體確實是不可能的。”

Dodik和她的同事將在 西格拉夫 該會議於8月10日至14日在溫哥華舉行。這 出版 v 圖表上的ACM交易全文可在 Girub場地

使可能的對象成為可能

不可能的對像不能在3D中完全複製。它們的組件通常看起來很合理，但是在3D組裝過程中，這些部分沒有正確粘合。但是，正如Csail研究人員發現的那樣，您可以模仿計算過程，這是我們如何看待這些形式的過程。

接受 彭羅斯是三角形例如。物體通常是不可能的，因為深度沒有“發展”，但是我們可以識別其中的實際3D形式（例如，其三個L形角）。這些較小的區域可以在3D中實現 – 一種稱為“本地序列”的屬性，但是當我們嘗試將它們聚集在一起時，它們不會形成全球一致的形式。

Meschers正在接近模型的本地協調區域，而不會強迫它們在全球範圍內保持一致，並結合了Escher樣式結構。梅切斯的場景後面提出了不可能的對象，好像我們知道它們在圖像中的坐標x和y，以及相鄰像素之間坐標z（深度）的差異；該工具深入使用這些差異，以間接談論不可能的對象。

使者的大部分使用

除了可視化不可能的物體外，調解還可以將其結構從屬形式下屬，以更準確地計算幾何和平滑操作。這個過程使研究人員可以減少不可能形式的視覺缺陷，例如他們更薄的心臟的紅色輪廓。

研究人員還檢查了他們在“不可能”的儀器上，那裡的百吉餅以物理上不可能的方式被遮蔽。 Meschs幫助Dodik和她的同事模仿熱量擴散併計算模型不同點之間的大地距離。

Dodik說：“想像一下，您好像經過了這個百吉餅一樣，您想知道您需要多少時間來通過它。” “以同樣的方式，我們的工具可以幫助數學家分析不可能形式的主要幾何形狀，就像我們研究真正的形式一樣。”

像嚮導一樣，儀器可以從實際對像中產生錯覺，從而有助於物品為計算機圖形藝術家創建不可能的對象。它還可以使用“反向渲染”工具將圖紙和不可能對象的圖像轉換為自大的結構。

電氣工程和計算機科學系副教授，CSAIL幾何數據處理小組的負責人賈斯汀·所羅門（Justin Solomon）說：“ Meschers演示了計算機圖形工具如何不受物理現實規則的限制。” “令人難以置信的是，使用Meschers的藝術家可以談論我們在現實世界中永遠不會找到的形式。”

Meschs還可以幫助計算機圖形的藝術家設置其創作，同時保持錯覺。這種多功能性將使創作者可以改變其藝術的照明，以描繪出更廣泛的場景（例如，日出或日落），作為在滑板上展示的狗模型的模型。

儘管它們具有多功能性，但Meschers僅是Subdik及其同事的開始。團隊考慮了開發界面以促進工具使用的問題，創造了更複雜的場景。他們還與感知科學家合作，以了解如何在更廣泛的意義上使用計算機圖形工具。

這個故事重印為麻省理工學院新聞（web.mit.edu/newsoffice/），一個受歡迎的網站，涵蓋有關研究，創新和麻省理工學院教學的新聞。