Meschers de MIT: Visualiza y Edita Objetos Imposibles en 2.5D

Investigadores del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT han desarrollado una herramienta novedosa llamada “Meschers” que permite la visualización y manipulación de “objetos imposibles” —geometrías que desafían las leyes de la física, reminiscentes de la obra de arte alucinante de M.C. Escher.

Tradicionalmente, los científicos y diseñadores de gráficos por computadora solo podían recrear estas ilusiones ópticas en 3D mediante soluciones físicas, como doblar o cortar una forma real y posicionarla en un ángulo preciso. Este enfoque tiene limitaciones significativas: alterar la suavidad o la iluminación de la estructura revela su verdadera naturaleza físicamente posible, lo que la hace inadecuada para un análisis geométrico preciso.

Meschers ofrece una solución única al convertir imágenes y modelos 3D en estructuras “2.5-dimensionales”. Esta representación innovadora modela cómo los humanos perciben estas formas imposibles. En lugar de forzar la consistencia global, la herramienta se enfoca en la “consistencia local” de las partes de un objeto, lo que significa que las secciones individuales parecen plausibles, incluso si el todo no puede existir en la realidad. Entre bastidores, Meschers funciona conociendo las coordenadas x e y de la imagen, junto con las diferencias de profundidad (coordenadas z) entre píxeles vecinos. Esto permite que la herramienta razone y manipule indirectamente objetos imposibles. Fundamentalmente, permite a los usuarios volver a iluminar, suavizar y estudiar estas geometrías únicas mientras preservan su ilusión óptica.

La versatilidad de Meschers abre nuevas vías en varios campos. Para los investigadores de geometría, podría facilitar cálculos complejos como “geodésicas” (la distancia más corta entre dos puntos en una superficie curva imposible) y simular la “difusión de calor” (cómo el calor se disipa a través de dicho objeto). Los artistas y científicos de gráficos por computadora ahora pueden explorar una clase completamente nueva de formas, creando diseños que desafían la física en múltiples dimensiones. Además, los científicos de la percepción podrían usar la herramienta para comprender mejor el punto preciso en el que un objeto pasa de ser plausible a verdaderamente imposible en la percepción humana.

Ana Dodik, autora principal y estudiante de doctorado del MIT, expresó su objetivo de diseñar herramientas de gráficos por computadora que trasciendan la replicación de la realidad. “Usando Meschers, hemos desbloqueado una nueva clase de formas para que los artistas trabajen con la computadora”, afirmó. El autor principal Justin Solomon, profesor asociado en CSAIL, añadió: “Meschers demuestra cómo las herramientas de gráficos por computadora no tienen que estar limitadas por las reglas de la realidad física. Increíblemente, los artistas que usan Meschers pueden razonar sobre formas que nunca encontraremos en el mundo real”.

El equipo ha demostrado las capacidades de la herramienta en varios objetos imposibles, incluyendo un “impossibagel” (un bagel sombreado de una manera físicamente imposible) para simular la difusión de calor, y un modelo de un perro en patineta para mostrar su capacidad de ajustar el sombreado mientras mantiene la ilusión óptica. Meschers también puede subdividir estas estructuras para cálculos más precisos, reducir las imperfecciones visuales e incluso convertir dibujos e imágenes de objetos imposibles en diseños de alta dimensión a través de la “renderización inversa”.

La investigación se presentará en la próxima conferencia SIGGRAPH en agosto. Mirando hacia el futuro, Dodik y sus colegas planean desarrollar una interfaz más fácil de usar, construir escenas más elaboradas y explorar aplicaciones más amplias en colaboración con científicos de la percepción.