(Апрель 2003)
Вынесенное в заголовок словосочетание — это практически дословный перевод названия одной из научных секций на ежегодной международной конференции SIGGRAPH, посвященной компьютерной графике и анимации.
Но одновременно — это и весьма плодотворная, в смысле практических приложений, область исследований ученых-физиков. Поэтому вполне естественным будет рассказать здесь сразу и о том, и о другом.
Открытия под куполом
В рамках секции The Interaction of Light and Matter одним из наиболее ярких докладов на недавней конференции SIGGRAPH стал отчет о работе ученых исследовательского центра Hewlett-Packard Laboratories под названием «Полиномиальное формирование текстур» или PTM (от Polynomial Texture Mapping www.hpl.hp.com/research/ptm/).
Особый блеск этому исследованию придавало то, что компьютерщикам удалось очень быстро найти весьма важное практическое применение для своей сугубо специальной, на непосвященный взгляд, разработки. В первую очередь — применение в археологии и палеонтологии.
Вообще говоря, под texture maps или текстурными картами в компьютерной 3D-графике принято понимать двумерные изображения всевозможных поверхностей, используемые для создания объемного представления объекта. В лабораториях же Hewlett-Packard группа ученых под руководством Тома Мэлзбендера (Tom Malzbender) создала новый метод PTM, ощутимо улучшающий фотореалистичность генерируемых компьютером текстурных карт.
Если излагать суть метода в технических терминах, то программа PTM оперирует при описании текстуры специальным биквадратичным уравнением-полиномом, конкретные коэффициенты которого для каждого тексела (элемента текстуры) используются при воссоздании цветов поверхности в условиях различного освещения.
Если же говорить простым человеческим языком, то за основу текстуры берутся обычные фотографии реальной поверхности, снятой под разными углами падения света, а затем программа очень правдоподобно воссоздает ту же поверхность, но уже при любых условиях освещения.
В ходе работы над PTM ученые попутно открыли несколько функций-преобразований, изменяющих отражательную способность поверхности, что может самым радикальным образом сказываться на улучшении контрастности изображения. Отсюда и было сделано предположение, что новый метод формирования текстур может оказаться очень полезен археологам или историкам при изучении полустершихся надписей на древних каменных сооружениях и глиняных табличках.
Решив не размениваться по мелочам, компьютерщики вышли на Йельский университет, где хранится крупнейшее в США собрание клинописи цивилизаций Междуречья — так называемая Вавилонская коллекция Йеля. Возраст многих из глиняных табличек собрания превышает 4000 лет, которые, естественно, не прошли для надписей незаметно, так что при их восстановлении и расшифровке у историков очень часто возникают серьезные проблемы.
[Пояснения к снимкам в заголовке: Эффект функции улучшения отражения применительно к древней шумерской табличке. (A) Исходная фотография. (B) Реконструкция PTM. (C) Образ, вычисленный с добавлением отраженного света. (D) Яркие участки из (C) добавлены в (B).]
kiwi arXiv 