Page 25 - מגזין הטכניון | אביב 2006

≤µ
תחום הגרפיקה הממוחשבת, שקיבל דחיפה
אדירה מעולם הבידור, פלש במרוצת השנים
לתחומים רבים נוספים - מדע, רפואה, תעשייה
ואפילו חינוך. אחת ה"שלוחות" המתקדמות של
תחום זה הינו הגרפיקה התלת-ממדית, טכנולוגיה
שרבים מאיתנו נתקלים בה כיום - בצילומי
אולטרסאונד, בסרטי תלת-מימד ועוד.
הגרפיקה הממוחשבת הינה טכנולוגיה
המאפשרת לברוא עולם תלת-ממדי במחשב,
וכן להציגו על המסך )שהינו דו-ממדי(. כדי לבנות
את העולם התלת-ממדי נדרשת יצירה של גופים
וירטואליים שירכיבו את אותו עולם. כיום קיימות
תוכנות רבות שזו מטרתן, אולם תוכנות אלה
עדיין סובלות מחסרונות רבים.
אחת הבעיות המרכזיות בגרפיקה ממוחשבת
היא המחסור בכלים ידידותיים ליצירת מודלים
תלת-ממדיים מורכבים. רוב הכלים המסחריים
מסובכים ללימוד ולהפעלה, ולפיכך מוגבלים
לשימושם של מומחים מועטים. לעומתם, ישנן
תוכנות שרטוט תלת ממדיות המתאימות
לאנשים חסרי ניסיון, אבל לא ניתן לבנות בהן
צורות מורכבות.
"על הרקע הזה נולד הניסיון שלנו לפתח כלי
שבאמצעותו יוכל כל משתמש ליצור מודלים
גיאומטריים תלת-ממדיים מורכבים ומפורטים
בקלות ובמהירות", אומרת ד"ר איילת טל
מהפקולטה להנדסת חשמל. "המנגנון שפיתחנו
הינו ידידותי למשתמש בכך שהוא אינטואיטיבי
- חיפוש צורות קיימות, בחירה מתוך התוצאות,
ושילוב החלקים הרלוונטיים לכדי צורה חדשה.
אפשר לראות בזה וריאציה חכמה על הרעיון
.(cut & pasteהבסיסי של "גזור"/"הדבק" )
"המנגנון האמור מושתת על ההבנה, שבנייתו
ס" הינה תהליך קשה מאוד, ולפיכךֶפֶאֵשל גוף "מ
מוטב לבנות את הגוף מחלקים קיימים", מסבירה
Modeling by ד"ר טל. "גישה זו, המכונה
„ÓÓ≠˙Ï˙·†ÈχÂ˯Ȇ¯ÂÊÁÈÓ
, מאפשרת לחסוך זמן רב ומאמץExample
עצום. עם זאת, מדובר בגישה שמציבה בעיות
מחקריות סבוכות בכל אחד משלושת הצעדים
הבסיסיים שבה, שהם:
.1 . בשלב זה מאוחזרים )מאותרים( ˘ÂÙÈÁ
הגופים הרלוונטיים בבסיס המידע )רשת
האינטרנט או בסיס מידע מקומי(. גופים אלה
יכולים להיות כיסאות, פרצופים או חיה
דמיונית כלשהי. החיפוש המילולי הקיים
כיום באינטרנט אינו יעיל בהקשר זה, ולפיכך
נדרש מנגנון חיפוש צורני. מנגנון זה אינו
שואל, כמו מנועי החיפוש הנפוצים, איזה
מודל מופיע בסמיכות למילה כלשהי
)דינוזאור, לדוגמה(, אלא מחפש את המודל
המבוקש לפי פרמטרים צורניים או הנדסיים.
"לשם כך", מסבירה ד"ר טל, "דרושה לנו מעין
'חתימה' שלפיה יבוצע זיהוי התמונות
הרלוונטיות.
"דמיון בין גופים הוא נושא מורכב. מה שנתון
לנו הוא אוסף משולשים במרחב )כל מודל
ממוחשב עשוי מהמוני משולשים זעירים(,
ואנו נדרשים לזהות את אוסף המשולשים
הדומה לאותו מודל. אבחנה בין כלב לחתול,
למשל, היא משימה מגוחכת לכל ילד קטן,
אבל אתגר גדול מאוד למחשב. כדי להבדיל
בין אריה לכיסא )שני גופים בעלי ארבע
רגליים(, או בין שני פרצופים אנושיים, לא
מספיק שהמחשב ידע לזהות דמיון גיאומטרי;
הוא צריך לזהות גם דמיון סמנטי."
.2 . לאחר שנמצאו הצורות הרלוונטיות˜Â¯ÈÙ
בשלב הראשון, נדרשת סגמנטציה - פירוק
מסודר של הצורה לחלקיה המשמעותיים,
שהרי כדי להשתמש בחלקים של גופים
קיימים אנו צריכים להגדיר אותם. לשם כך
נדרש המחשב לזהות זרוע, יד, אצבע, ציפורן
וכיו"ב - אבל לא באופן מילולי, כאמור, אלא
לפי תכונות גיאומטריות. השאלה 'היכן
מבצעים את החיתוך' קשורה לשאלה 'היכן
מסתיים חלק משמעותי אחד ומתחיל חלק
משמעותי אחר', ואלה הן שאלות מורכבות
ביותר. אם בשלב החיפוש נזקקנו לזיהוי של
דמיון סמנטי, כאן אנו זקוקים לסגמנטציה
סמנטית.
.3 . לאחר שלב הפירוק נדרשתÈÂÁȇ
הקומפוזיציה - חיבור הגוף החדש מהחלקים
הקיימים. אחת הבעיות היא שהחלקים לא
תמיד מתאימים זה לזה - למשל, אם לקחנו
את הכתף ממודל של איש מבוגר, ואת הזרוע
ממודל של ילד - ואז נדרשת 'הדבקה'
אלגנטית של הגוף החדש כך שמי שיסתכל
בו לא יוכל לזהות את ה'תפרים'.
בסופו של תהליך משולש זה יתקבל פריט
העשוי מחלקים שיובאו ממקורות שונים.
לדוגמה - כיסא שרגליו נלקחו ממקום אחד,
המושב ממקום שני, המשענת ממקור שלישי
ומשענות הידיים ממקור רביעי. המהירות שבה
מבוצע כל זה היא קפיצת מדרגה של ממש.
לדוגמה, שיחזור ידיה של "ונוס ממילו" - פסל
שיש שנבנה ככל הנראה בסביבות שנת 031
לפנה"ס, התגלה בשנת 0281 ללא ידיים, ונמצא
כיום במוזיאון הלובר - ארך כעשר דקות בלבד.