Учёные создали редактор для визуализации «физически невозможных» объектов

[Ippolitovich]

Среди инструментов для редактирования 3D-моделей появилось нечто необычное — программа для создания и визуализации «физически невозможных» объектов, таких, как знаменитые рисунки Эшера. Редактор позволяет генерировать новые варианты оптических иллюзий, анализировать их и даже обещает прорыв в физике, открывая возможность расчётов с использованием геодезических прямых — кратчайшего пути между двумя точками в пространстве-времени.

Инструмент разработала группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT). Проект, размещённый на GitHub, будет официально представлен в этом месяце на конференции SIGGRAPH. Программа получила название Meschers — вероятно, в отсылке к фамилии автора оригинальной графики, Маурица Корнелиса Эшера.

«Работы М. К. Эшера — это врата в мир оптических иллюзий, бросающих вызов законам физики, с их “невозможными объектами” и запутанной геометрией. Восприятие таких рисунков зависит от точки зрения. Например, человек, который, кажется, поднимается по лестнице, может оказаться спускающимся, если наклонить голову», — отмечается в пресс-релизе MIT.

 

 

Визуализируя иллюзии в стиле Эшера в 2,5 измерениях, Meschers помогает исследователям понять, как формируются фигуры, противоречащие привычной геометрии, и вдохновляет на создание новых дизайнов.

Сегодня специалисты по компьютерной графике могут воссоздавать подобные иллюзии в 3D лишь путём сгибания или разрезания реальных моделей и выставления их под определённым углом. Такой подход хрупок: стоит изменить текстуру или освещение — и эффект пропадает. К тому же он не позволяет решать задачи, связанные с геометрическими расчётами.

Meschers же создаёт «невозможные объекты», которые сохраняют непрерывность и целостность деталей, оставаясь убедительными при любых изменениях — будь то штриховка, добавление источников света или модификация формы. Это достигается преобразованием изображений и 3D-моделей в 2,5-мерные структуры.

Помимо эстетического эффекта, инструмент способен помочь геометрам вычислять расстояния на искривлённых поверхностях (геодезические прямые) и моделировать тепловую диффузию. Для художников и дизайнеров это — возможность работать с формами, которые в реальности невозможны.

«Представьте, что вы — муравей, ползущий по этому [невозможному] бублику, и хотите узнать, сколько времени займёт путь через него, — поясняют учёные. — Наш инструмент позволяет математикам столь же точно анализировать геометрию невозможных фигур, как мы изучаем реальные объекты».

«Meschers показывает, что инструменты компьютерной графики не обязаны ограничиваться рамками физической реальности, — добавляют исследователи. — С его помощью художники могут создавать формы, которых в нашем мире не существует и не может существовать».

Среди спонсоров разработки — компания Adobe Systems и структуры Министерства обороны США. Для Adobe интерес очевиден, а для военных, вероятно, ценность проекта кроется в перспективах автономной навигации.