Meschers du MIT : Visualisez et Modifiez des Objets Impossibles
Des chercheurs du Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) du MIT ont développé un nouvel outil appelé “Meschers” qui permet la visualisation et la manipulation d’“objets impossibles” — des géométries qui défient les lois de la physique, rappelant les œuvres d’art époustouflantes de M.C. Escher.
Traditionnellement, les scientifiques et designers en infographie ne pouvaient recréer ces illusions d’optique en 3D qu’à l’aide de solutions physiques, comme plier ou couper une forme réelle et la positionner à un angle précis. Cette approche présente des limitations significatives : modifier la douceur ou l’éclairage de la structure révèle sa vraie nature, physiquement possible, la rendant inadaptée à une analyse géométrique précise.
Meschers offre une solution unique en convertissant les images et les modèles 3D en structures “2.5-dimensionnelles”. Cette représentation innovante modélise la façon dont les humains perçoivent ces formes impossibles. Au lieu d’imposer une cohérence globale, l’outil se concentre sur la “cohérence locale” des parties d’un objet – ce qui signifie que les sections individuelles semblent plausibles, même si l’ensemble ne peut exister dans la réalité. En coulisses, Meschers fonctionne en connaissant les coordonnées x et y de l’image, ainsi que les différences de profondeur (coordonnées z) entre les pixels voisins. Cela permet à l’outil de raisonner et de manipuler indirectement des objets impossibles. De manière cruciale, il permet aux utilisateurs de rééclairer, lisser et étudier ces géométries uniques tout en préservant leur illusion optique.
La polyvalence de Meschers ouvre de nouvelles voies dans plusieurs domaines. Pour les chercheurs en géométrie, il pourrait faciliter des calculs complexes comme les “géodésiques” (la distance la plus courte entre deux points sur une surface courbe impossible) et simuler la “diffusion de la chaleur” (comment la chaleur se dissipe à travers un tel objet). Les artistes et les scientifiques en infographie peuvent désormais explorer une toute nouvelle classe de formes, créant des designs défiant la physique dans de multiples dimensions. De plus, les scientifiques de la perception pourraient utiliser l’outil pour mieux comprendre le point précis auquel un objet passe de plausible à véritablement impossible dans la perception humaine.
Ana Dodik, auteure principale et doctorante au MIT, a exprimé son objectif de concevoir des outils d’infographie qui transcendent la réplication de la réalité. “En utilisant Meschers, nous avons débloqué une nouvelle classe de formes avec lesquelles les artistes peuvent travailler sur l’ordinateur”, a-t-elle déclaré. L’auteur principal Justin Solomon, professeur associé au CSAIL, a ajouté : “Meschers démontre que les outils d’infographie n’ont pas à être contraints par les règles de la réalité physique. Incroyablement, les artistes utilisant Meschers peuvent raisonner sur des formes que nous ne trouverons jamais dans le monde réel.”
L’équipe a démontré les capacités de l’outil sur divers objets impossibles, y compris un “impossibagel” (un bagel ombré d’une manière physiquement impossible) pour simuler la diffusion de la chaleur, et un modèle de chien sur un skateboard pour montrer sa capacité à ajuster l’ombrage tout en maintenant l’illusion optique. Meschers peut également subdiviser ces structures pour des calculs plus précis, réduire les imperfections visuelles et même convertir des dessins et des images d’objets impossibles en designs de haute dimension via le “rendu inverse”.
La recherche sera présentée lors de la prochaine conférence SIGGRAPH en août. À l’avenir, Dodik et ses collègues prévoient de développer une interface plus conviviale, de construire des scènes plus élaborées et d’explorer des applications plus larges en collaboration avec des scientifiques de la perception.