فیزیک و طراحی اموجی: سنجش وضوح تصاویر دیجیتال

تحلیل آثار هنری: اهمیت وضوح بصری

در تحلیل آثار هنری، درک وضوح بصری ترکیب‌ها بسیار حائز اهمیت است. محققان مؤسسه علوم و فناوری اوکیناوا (OIST) از واحد مکانیک و مواد، با الهام از هنرمندان دیجیتال، معیاری برای اندازه‌گیری وضوح در تصاویر دیجیتال ایجاد کرده‌اند. به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند تغییرات ساختاری را در طول فرآیندهای هنری و تحولات فیزیکی به‌طور دقیق ثبت کنند. این معیار جدید می‌تواند تحلیل و تصمیم‌گیری را در حوزه‌های علمی و خلاقانه بهبود بخشد و به‌طور بالقوه نحوه درک و ارزیابی ساختار تصاویر را متحول کند. این تحقیق بر روی آثار هنری دیجیتال و سیستم‌های فیزیکی آزمایش شده و نتایج آن در نشریه PNAS منتشر شده است.

تعریف وضوح در هنر با ریاضیات

در قلب این روش‌شناسی، رویکردی ساده نهفته است که از عمل هنرمندان دیجیتال که برای ارزیابی کار خود به عقب می‌روند، الهام گرفته شده است. محققان یک روش ریاضی در سطح دبیرستان توسعه داده‌اند تا “وضوح” را در تصاویر دیجیتال با اندازه‌گیری میزان وضوح عناصر بصری در هنگام تار شدن، کمی کنند. این معیار شکاف بین فیزیک و هنر را پر می‌کند و ابزاری تحلیلی انعطاف‌پذیر برای تحلیل علمی و خلق هنری تصاویر دیجیتال فراهم می‌آورد.

این روش شامل تار کردن تصاویر با تعویض تصادفی پیکسل‌های همسایه و سپس مقایسه تصاویر اصلی با نسخه‌های تار شده آن‌ها است. محققان اندازه‌گیری می‌کنند که چه مقدار از ساختار اصلی دست نخورده باقی مانده و به تصاویری که عناصر ساختاری آن‌ها حتی پس از تار شدن قابل شناسایی هستند، امتیاز بالاتری می‌دهند و به تصاویری که پیکسل‌های آن‌ها به‌طور تصادفی توزیع شده یا رنگ‌های یکنواخت دارند، امتیاز صفر می‌دهند.

در مطالعه ما، ‘وضوح’ را به‌عنوان مقاومت در برابر تار شدن یا تخریب ساختاری تعریف کردیم. از نظر هنری، این تعریف با یک عمل هنری رایج که در آن هنرمند از بوم فاصله می‌گیرد تا وضوح یک اثر هنری را ارزیابی کند، هم‌راستا است. از نظر ریاضی، وضوح می‌تواند به‌صورت تضاد رنگ‌ها و توزیع فضایی آن‌ها بیان شود، پروفسور الیوت فرید، رئیس واحد مکانیک و مواد، توضیح داد.

این معیار تنوع رنگی یک تصویر را حفظ می‌کند و حتی پس از فشرده‌سازی تصویر نیز مؤثر است. این روش چندمنظوره است و برای تحلیل تصاویر مختلف، شناسایی تغییرات ساختاری در سیستم‌های فیزیکی و هماهنگی با نظریه رنگ که به بررسی تعامل و تأثیر رنگ‌ها بر ادراک ما می‌پردازد، مفید است.

تحقیقی نوآورانه در هنر دیجیتال

این تحقیق نشان می‌دهد که چقدر از الگوی موجود در یک تصویر در برابر تغییرات تصادفی مقاومت می‌کند. دکتر سان تو چان، محقق و نویسنده اصلی، گفت: “هنرمندان همواره در حال آزمایش با تکنیک‌ها و ترکیب‌های خود هستند. این ایده در حین طراحی یک اموت به ذهنم رسید. به عنوان یک فیزیک‌دان تجربی، الهام گرفتم تا معیارهایی ایجاد کنم که بتوانند ویژگی‌های هنری مانند وضوح، تعادل و هماهنگی را اندازه‌گیری کنند. ما امیدواریم این معیارها به محققان هنر اجازه دهند تا با ترکیب‌های مختلف آزمایش کنند و یافته‌های خود را به صورت عینی و کمی گزارش دهند.”

اموت‌ها و کاربردهای آن‌ها

در هنر دیجیتال، “اموت” معمولاً به تصاویر یا انیمیشن‌های کوچک و بیانی اشاره دارد که احساسات را منتقل می‌کنند، به ویژه در جوامع آنلاین و پلتفرم‌های استریمینگ. با هدایت این معیار، محققان یک اموت برای بازی ویدیویی Holo X Break طراحی کردند. این استفاده عملی نشان داد که تحقیقات آن‌ها حتی در پروژه‌های هنری تجاری نیز می‌تواند مفید باشد.

دکتر چان ادامه داد: “من تصمیم گرفتم تا یوتیوبر مجازی (VTuber) ساکورا میکو را به تصویر بکشم زیرا من یک ‘35P‘ هستم؛ یکی از اعضای طرفداران او. به همراه چندین 35P دیگر، قبلاً او را برای نمایش در بیلبوردی در میدان تایمز نیویورک به مناسبت پنجمین سالگردش انیمیشن کرده بودیم. پس از این تجربه، احساس کردم که گنجاندن او در این تحقیق، راهی هیجان‌انگیز برای ارتباط دادن اشتیاق من به عنوان یک طرفدار با تجربه حرفه‌ای من به عنوان یک دانشمند خواهد بود.”

تجربه‌های هنری و تحلیل‌های کمی

دکتر چان خارج از تحقیقات خود، یک هنرمند آزاد است که به پروژه‌های توسعه بازی‌های مستقل مانند Holocure کمک کرده است. این مطالعه از تخصص حرفه‌ای قابل توجهی بهره می‌برد و آثار هنری از هنرمندان همکار را در تحلیل خود گنجانده است. دکتر چان و پروفسور فرید در حال بررسی کاربردهای بالقوه معیار وضوح خود فراتر از دامنه اولیه آن هستند. آن‌ها معتقدند که این معیار می‌تواند تحلیل هنر را متحول کند.

دقیقاً همان‌طور که موتورهای حرارتی انرژی حرارتی را به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند، هنرمندان نیز وضوح را در ازای ویژگی‌های هنری مانند هماهنگی، تعادل و ریتم تبدیل می‌کنند. چنین دیدگاه ترمودینامیکی درباره هنر می‌تواند به محققان کمک کند تا دلایل پشت برخی از تصمیمات خلاقانه‌ای که هنرمندان اتخاذ می‌کنند را درک کنند و دانشی را فراهم آورد که برای هنرمندان انسانی مفید باشد تا مهارت‌های خود را بیشتر بهبود بخشند.