|
|
||
Как только появилась возможность оцифровывать различные изображения (фотографии, картины, рисунки и т.п.) и обрабатывать результаты оцифровывания на компьютере стали появляться заявления ученых о получении ими в ходе изучения этих изображений самой разнообразной информации об изображенных людях. Причем для целей проведения таких исследований, как правило, брались наиболее известные художественные произведения, такие, как Мона Лиза (Джоконда) Леонардо да Винчи. Последним, из широко разрекламированных, таких достижений науки является воссоздание японским ученым доктором Сузуки голоса Моны Лизы.
Интересно, в какой степени можно доверять подобным заявлениям? Насколько подобные исследования являются научными? Действительно ли одно плоское единственное изображение человека на рисунке или фотографии содержит необходимую информацию для проведения подобных исследований? Здесь необходимо отметить, что в данной статье не рассматриваются случаи, когда исследователь располагает несколькими различными изображениями объекта.
Для получения ответов на поставленные вопросы рассмотрим все ту же картину "Джоконда" Леонардо да Винчи. Ниже приведена копия части этой картины с изображением лица Моны Лизы.
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/1.jpg)
Теперь оцифруем это изображение, с каким либо на перед заданным разрешением (количеством точек изображения на единицу его площади). В результате получим по сути координаты набора точек изображения на плоскости (по двум осям) с привязанной к каждой точке информации о ее цвете, например в виде RGB-кода. Можно ли из полученных результатов оцифровывания изображения извлечь информацию об объемных геометрических параметрах изображенного лица, иначе говоря, добавить третью координату к имеющимся двум координатам точек изображения? Конечно с некоторыми допущениями, но в принципе можно, так как RGB-код практически содержит информацию об освещенности каждой точки изображения, а пропорционально этой освещенности можно задать величину третьей координаты. Проделав эту процедуру, получим трехмерную 3D модель лица Моны Лизы Леонардо да Винчи. Полученную 3D модель уже можно виртуально вращать в трехмерном пространстве. Поэтому повернем ее на небольшой угол и рассмотрим, приведенную ниже на рисунке проекцию на экран монитора результата поворота 3D модели лица Моны Лизы.
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/2.jpg)
Не трудно заметить, что полученная проекция даже при повороте совсем на небольшой угол содержит многочисленные пропуски (белые пятна на рисунке) в изображении лица. Эти пропуски свидетельствуют о том, что полученная 3D модель не содержит в полном объеме информацию о лице Моны Лизы, не говоря уж обо всей ее голове. Часть информации безвозвратно утрачена. Причем утрата информации происходит по объективным причинам. Дело в том, что площадь сложной трехмерной поверхности лица всегда больше площади ее плоской проекции и точек, взятых с проекции, просто не хватает для того, что бы сформировать из них полноценную трехмерную поверхность сложной формы, каким является лицо.
Конечно, если не привередничать и смириться с потерей части мелких деталей (родинок, небольших морщинок, пор и т. п.), то, используя методы интерполяции, можно заполнить пропуски и в итоге получить изображение сравнительно близкое к оригиналу. Однако это работает только для случаев поворота головы на небольшой угол и конечно никакая интерполяция не позволит вам построить, к примеру, достоверное изображение затылка или уха Моны Лизы. Картина просто не содержит необходимой для этого информации. В связи с этим обычно заявляют, что были проанализированы строения голов огромного количества людей с похожими лицами. Получено усредненное наиболее вероятное изображения затылка и вот как раз этот самый наиболее вероятный затылок и был прикреплен к Моне Лизе. При этом никаких реальных доказательств того, что Мона Лиза действительно обладала наиболее вероятным затылком, конечно же, не приводится. А если она вообще была травмирована, и череп у нее был сильно деформирован?
К чему может привести воссоздание, каких то изображений без наличия достоверной достаточной информации с подменой ее наиболее вероятной. Посмотрим на следующем примере.
Хотите знать, как выглядело лицо Моны Лизы, скажем, лет в 80? Да нет ничего проще. Просто посмотрите на следующий рисунок.
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/4.jpg)
Как же было получено изображение лица сильно постаревшей Моны Лизы? Строго в соответствии с используемыми современными учеными, так называемыми, научными методами. Было собрано большое количество фотографий старушек с лицами по типу близкими к лицу Моны лизы. Сложив и усреднив морщины с фотографий старушек, была получена наиболее вероятная матрица морщин для лица соответствующего типу лица Моны Лизы. Затем эта матрица была просто вставлена в лицо Моны Лизы с картины Леонардо да Винчи. Все, после этого мы стали располагать изображением Моны Лизы в старости. Пора бежать к журналистам с очередной сенсацией. Однако, если проанализировать процесс получения портрета Моны Лизы в старости, то не сложно прийти к выводу, что настоящих доказательств адекватности полученного портрета оригиналу по сути дела ведь нет. Конечно, существует какая-то вероятность того, что в какой-то степени портрет все же соответствует оригиналу. Вот, только, как велико это соответствие? Одинаково ли изменялись лица людей при старении в наше время и несколько сотен лет тому назад? Да, и вообще дожила ли до старости Мона Лиза? Очевидно, что человека в здравом уме и твердой памяти наш портрет и информация о методах его получения вряд ли смогут в чем-либо убедить. А, теперь представьте, что этот же самый портрет демонстрируют ведущие информационные агентства мира и диктор с экрана телевизора вам возбужденно говорит: "Сенсация! Ведущий ученый доктор ..... восстановил облик Моны Лизы, который она имела в 80 лет". Вот так и формируются массовые заблуждения.
Хорошо, если плоское изображение не содержит необходимой информации для того, чтобы можно было неопровержимо доказать, что изображенная на нем девушка точно имела ту или иную форму головы, то уж извлечь информацию о виде этой самой девушки при повороте ее головы на маленький угол уж, наверное, можно. На подобное заявление я сразу задам вопрос: а вы уверены, что оцифрованное изображение фрагмента картины Леонардо да Винчи, приведенное на первом рисунке, уже с самого начала не содержало искажений? Для ответа на этот вопрос рассмотрим приведенную ниже анимацию поворота головы Моны Лизы.
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/an1.gif)
На приведенной анимации можно заметить смещения наиболее светлых и темных по освещенности участков изображения. Особенно эти смещения заметны на кончике носа. Чем это вызвано? Может быть не качественностью построения трехмерной модели лица? Вовсе нет. Трехмерная модель лица была построена в строгом соответствии с имеющимся плоским изображением лица без использования каких либо сглаживающих функций (например, сплайн-функций) каждая точка изображения была обработана индивидуально при помощи специального алгоритма на основе универсального уравнения без внесения даже минимальных изменений (искажений) в существующее на плоском изображении взаимное расположение точек и их освещенность. Тогда откуда взялись эти смещения?
Дело тут в том, что глаз человека способен воспринимать далеко не все оттенки цвета. При переносе изображения на бумагу количество доступных оттенков уменьшается, а при оцифровывании изображения при помощи RGB-кода количество доступных оттенков цвета уменьшается еще в большей степени. Величины RGB-кодов при изменении освещенности фактически определяются следующей формулой:
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/5.jpg)
Ниже приведены, построенные в соответствии с этой формулой, графики изменения величин RGB-кодов и получающихся цветов в зависимости от изменения коэффициента освещенности с верху в низ соответственно для красного, зеленого и синего цветов. Изначальные цвета были заданы соответственно RGB-кодами: 200070050, 255091065, 255255182, 255255255 и показаны на графике соответственно с лева на право верхним рядом прямоугольников.
![[]](/img/b/below_a_m/ab15/6.jpg)
На приведенном графике видно, что по мере изменения коэффициента изменения освещенности n изначальный цвет полностью меняется и всегда переходит в черный цвет при значительном уменьшении коэффициента n или в белый при увеличении коэффициента n. Причем черный цвет или белый цвет соответственно с дальнейшим уменьшением или увеличением n уже не изменяется. Как видно из формулы и графика при достижении хотя бы одним из кодов RGB значения равного 255 или 0 начинают происходить необратимые изменения цвета и вообще для y=255 или 0 значения x могут быть равны любому целому числу из диапазона от 0 до 255. Таким образом, функция, заданная приведенной выше формулой для значений y=255 или 0 становится многозначной. Это значит, что информации об истинном цвете потеряна безвозвратно и при построении трехмерных моделей такие участки будут деформированы, а для RGB кодов 255255255 и 000 они всегда будут плоскими в не зависимости от истинной формы объекта. Вот почему на анимации Моны Лизы наблюдаются смещения наиболее светлых и темных частей ее лица. Причем эти явления почти исключительно можно заметить только на анимации.
Конечно, от смещений на анимации избавиться очень легко. Просто для создания 3D модели необходимо использовать, какой либо алгоритм, предусматривающий процедуру сглаживания или еще проще поручить, художнику подправить кадры анимации. Вот только в этом случае будет невозможно доказать, что сглаженные или нарисованные художником 3D модели действительно копируют реальную Мону Лизу.
Все выше изложенное порождает большие сомнения в том, что воссозданные многочисленные свойства и параметры Моны Лизы являются действительно научно обоснованными. Ведь выводы астрологии становятся лженаучными не тогда, когда астрологи пытаются установить наиболее вероятные черты характера людей, родившихся в тот или иной период времени, а тогда, когда эти черты характера приписываются конкретному Иванову Ивану Ивановичу только на основании того, что он родился в определенный период времени. Точно так же представляется лженаучным приписывание конкретной Моне Лизе, каких либо наиболее вероятных свойств: параметров голоса, черт характера, формы головы и т.п. А, ну как Мона Лиза заикалась или вовсе была немая.
сентябрь 2006 года
|