Quantifizierung der Klarheit digitaler Bilder

Bei der Analyse von Kunstwerken ist das Verständnis der visuellen Klarheit der Kompositionen von entscheidender Bedeutung. Inspiriert von Digitalkünstlern haben Forscher des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) der Mechanics and Materials Unit eine Metrik zur Quantifizierung der Klarheit digitaler Bilder entwickelt. Dadurch können Wissenschaftler Strukturveränderungen bei künstlerischen Prozessen und physischen Transformationen genau erfassen.

Diese neue Metrik kann die Analyse und Entscheidungsfindung in allen wissenschaftlichen und kreativen Bereichen verbessern und möglicherweise die Art und Weise verändern, wie wir die Struktur von Bildern verstehen und bewerten. Es wurde auf digitalen Kunstwerken und physischen Systemen getestet. Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht PNAS.

Klarheit in der Kunst mit Mathematik definieren

Im Mittelpunkt der Methodik steht ein geradliniger Ansatz, der von der Praxis digitaler Künstler inspiriert ist, herauszuzoomen, um ihre Arbeit zu bewerten.

Die Forscher entwickelten eine mathematische Methode auf High-School-Niveau, um die „Klarheit“ in digitalen Bildern zu quantifizieren, indem sie messen, wie klar visuelle Elemente bleiben, wenn sie unscharf sind. Diese Metrik schließt die Lücke zwischen Physik und Kunst und bietet ein flexibles Analysewerkzeug für die wissenschaftliche Analyse und künstlerische Erstellung digitaler Bilder.

Bei dieser Methode werden Bilder durch zufälliges Vertauschen benachbarter Pixel unscharf gemacht und anschließend die Originalbilder mit ihren unscharfen Versionen verglichen.

Die Forscher haben gemessen, wie viel von der ursprünglichen Struktur intakt bleibt, und haben Bildern mit Strukturelementen, die auch nach Unschärfe erkennbar bleiben, höhere Werte zugewiesen und Bildern mit chaotisch verteilten Pixeln oder Volltonfarben Null.

„In unserer Studie haben wir ‚Klarheit‘ als den Widerstand gegen Unschärfe oder strukturelle Verschlechterung definiert. Künstlerisch gesehen entspricht diese Definition einer gängigen künstlerischen Praxis, bei der man aus einer Leinwand herauszoomt, um zu beurteilen, wie klar ein Kunstwerk erscheint. Mathematisch kann Klarheit ausgedrückt werden in.“ Begriffe des Kontrasts von Farben und ihrer räumlichen Verteilung“, erklärte Prof. Eliot Fried, Leiter der Abteilung Mechanik und Material.

Die Metrik bewahrt die Farbvielfalt eines Bildes und ist auch nach der Bildkomprimierung wirksam. Es ist vielseitig einsetzbar, nützlich für die Analyse verschiedener Bilder, die Erkennung struktureller Veränderungen in physikalischen Systemen und steht im Einklang mit der Farbtheorie, die untersucht, wie Farben interagieren und unsere Wahrnehmung beeinflussen. Im Wesentlichen zeigt es, wie viel des Musters in einem Bild zufällige Änderungen überlebt.

„Künstler experimentieren ständig mit ihren Techniken und Kompositionen. Die Idee kam mir, als ich ein Emote zeichnete. Als Experimentalphysiker wurde ich dazu inspiriert, Metriken zu entwickeln, die künstlerische Qualitäten wie Klarheit, Ausgewogenheit und Harmonie messen können. Wir hoffen, dass diese Metriken dies tun.“ ermöglichen es Kunstforschern, mit verschiedenen Kompositionen zu experimentieren und ihre Ergebnisse auf objektive, quantitative Weise zu berichten“, sagte Dr. San To Chan, Forscher und Erstautor.

In der digitalen Kunst beschreibt ein „Emote“ typischerweise kleine, ausdrucksstarke Bilder oder Animationen, die Emotionen vermitteln, insbesondere innerhalb von Online-Communities und auf Streaming-Plattformen.

Videospiele, Vtuber und Emotes

Basierend auf ihrer Metrik entwarfen die Forscher ein Emote für das Videospiel Holo X Break. Dieser praktische Nutzen bewies, dass ihre Forschung sogar in kommerziellen Kunstprojekten nützlich sein kann.

„Ich habe mich entschieden, die virtuelle YouTuberin (VTuber) Sakura Miko zu porträtieren, weil ich eine ‚35P‘ bin, ein Mitglied ihrer Fangemeinde. Zusammen mit mehreren anderen 35Ps haben wir sie zuvor für eine Plakatpräsentation am New York Times Square animiert, um sie zu feiern.“ 5. Jahrestag. Nach dieser Erfahrung hatte ich das Gefühl, dass es eine aufregende Möglichkeit wäre, sie in diese Forschung einzubeziehen, um meine Begeisterung als Fan mit meiner Berufserfahrung als Wissenschaftlerin zu verbinden“, fügte Dr. Chan hinzu.

Außerhalb seiner Forschung ist Dr. Chan ein freiberuflicher Künstler, der zu renommierten Indie-Spieleentwicklungsprojekten wie Holocure beigetragen hat. Diese Studie stützt sich auf umfangreiches Fachwissen, indem sie Kunstwerke von Peer-Künstlern einbezieht und so eine solide Grundlage für die Analyse bietet.

Dr. Chan und Prof. Fried erforschen mögliche Anwendungen ihrer Klarheitsmetrik über ihren ursprünglichen Anwendungsbereich hinaus. Sie glauben, dass ihre Metrik die Kunstanalyse revolutionieren könnte. So wie Motoren thermische Energie in mechanische Arbeit umwandeln, wandeln Künstler Klarheit in künstlerische Qualitäten wie Harmonie, Ausgewogenheit und Rhythmus um.

Eine solche thermodynamische Perspektive auf die Kunst könnte Forschern helfen, die Gründe für bestimmte kreative Entscheidungen von Künstlern zu verstehen, und Wissen liefern, das menschlichen Künstlern bei der weiteren Perfektionierung ihres Handwerks nützlich sein wird.