Читать книгу Тайна красивой формы. Опыт графоаналитического исследования - - Страница 4

Почти полвека назад была издана научно-популярная книжка Я.Д.Гликина «Методы архитектурной гармонии» [5], в которой он привел результаты научно-исследовательской работы специалистов из Ростокского института психологии, проведенной еще в 30-е годы прошлого века в Германии [6]. Работа основана на методе создания многослойных изображений с последовательной фотопечатью индивидуальных портретов один поверх другого при строгом фиксировании их по зрачкам глаз. Несмотря на то, что статистический охват был весьма скромным (10 юношей и 12 девушек) результаты получились весьма любопытными.

Сюрпризом оказалось то, что совмещенные портреты оказались весьма симпатичными. Этот неожиданный факт до сих пор никто не берется оспорить. Разумеется, полученные портреты получились несколько стерильными, но вполне привлекательными. Особенно это бросается в глаза, когда смотришь на исходные портреты, большинство из которых трудно назвать красивыми. Я.Д.Гликин констатировал, что метод, который он назвал «многослойные портреты», позволил выявить некую скрытую гармонию.

Наше детальное изучение этой теме позволило обнаружить, что такой метод синтеза изображений имеет весьма богатую историю. В 1878 году его автор, – английский ученый Френсис Гальтон, – назвал изобретенный метод «Композитным портретом» (Composite portrait или Composite photographs). Ученый называл свой метод еще и идеальным портретом, ведь синтетические изображения оставляют такое ощущение. Однотипные фотографические изображения объединяются в суммарные по двум реперным точкам – по зрачкам глаз. И оказалось, что метод содержит огромный потенциал.

А вот и сам автор метода – сэр Френсис Гальтон:

Пример одной из работ Гальтона – композитный портрет двенадцати врачей из Бостона.

В 70-х годах прошлого века метод Гальтона был апробирован антропологами МГУ на антропологическом материале. Термин Гальтона «Composite portrait» при переводе на русский язык был преобразован в термин «обобщенный портрет» [7].

Мы решили апробировать этот метод на материале современных фотопортретов. В качестве исходного материала из интернета собрали фотопортреты, проведя поиск по картинкам в поисковой системе Яндекс с запросом «фото на паспорт». Из предложенных изображений взяли первые попавшиеся фотографии с ракурсом в анфас. В эксперименте были использованы 100 фотографий лиц женского пола и 100 фотографий лиц мужского пола.

Необходимо отметить, что наш метод (мы назвали его Метод №1) отличается от метода Гальтона тем, что в качестве реперов мы используем не две точки, соответствующие зрачкам глаз, а три реперных линии, одна – по уровню внутренних уголков глаз, вторая – по линии центра губ, третья, что очевидно, по оси симметрии лица.

Полученные массивы фотографий были загружены в программу Photoshop (параллельно делался дубль в программе CorelPhotoPaint) и выровнены по реперным линиям. Затем всем изображениям была присвоена прозрачность в пределах 96—98 процентов. После этого все изображения были объединены с наложением друг на друга до исчезновения прозрачности. Для чистоты эксперимента, мы сделали 10 групп по десять изображений.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Сведем полученные 10 композитных портретов вместе.

Заметим, что полученные 10 портретов весьма похожи друг на друга. Имеющиеся колебания говорят о специфике метода. Чем меньше исходных фотографий, тем больше колебаний. И, наоборот, чем больше исходников, тем четче обобщенный портрет. Создадим портрет из 100 исходников, используя для этого 10 полученных обобщенных портретов.

Получился не совсем четкий, но вполне приятный портрет. Он получен с помощью нашего метода №1. Поясним его особенности на примере портрета, сгенерированного нами с помощью ИИ.

Метод реперных линий (Метод №1). Портрет сгенерирован с помощью ИИ.

Мы предположили, что четкость можно улучшить, если Метод №1, основанный на применении только реперных линий, дополнить совмещением по характерным реперным точкам лиц. Мы совместили однотипные реперные точки портретов (точки крыльев носа, внутренних уголков глаз, середины губ и т.д.) с точкой их усредненной координаты, и назвали такой способ Методом №2.

Для пояснения метода №2, приведем следующий ряд изображений.

Построение совмещенного портрета производится по следующему алгоритму:

1 Выравнивание и масштабирование всех исходных портретов по методу №1;

2 Расстановка реперных точек в характерных местах на всех исходных портретах, выровненных по методу №1;

2 Сборка реперных точек всех портретов воедино;

3 Установка усредненных реперных точек (изображены красным) в места наибольшей концентрации реперных точек от всех портретов;

4 Установка усредненных реперных точек на все портреты;

5 Наложение на каждый портрет деформационной сетки инструментом Puppet Warp в программе Photoshop и установка ключевых точек;

6 Смещение ключевых точек деформационной сетки в места усреднённых реперных точек;

7 Создание деформированного портрета по усреднённым реперным точкам;

8 Задание прозрачности всем деформированным портретам по реперным точкам с наложением их друг на друга;

9 Создание итогового изображения.

В целом, это получается весьма трудоемкое, кропотливое и, требующее затрат времени занятие. Но результаты того стоят.

Так, из 100 исходных был получен вот такой портрет:

Видно, что четкость образа стала гораздо выше.

Аналогично, используя метод №1 и метод №2, мы обработали мужские лица двумя группами по 50 портретов.

Первая группа:

Вторая группа:

.

.

В итоге использования метода №1, мы получили два обобщенных мужских портрета.

Если сравнить портреты, то можно констатировать, что они практически одинаковы. Это говорит об объективности метода.

Для применения метода №2 определим реперные точки.

В итоге обработки всех 100 исходных портретов, получается более четкий обобщенный портрет.

Результатом проведенного графоаналитического эксперимента является то, что при использовании в разных выборках фотоизображений лиц одного пола и одной расы при усреднении получаются практически идентичные лица.

При уменьшении количества изображений в выборке усредненное лицо похоже на фотографии из выборки. При увеличении изображений в выборке, усреднённое лицо стремится к некоторой константе. В итоге мы видим, что метод суммарного портрета при выборке топологически идентичных портретов позволяет получать:

1) портрет, который является некоторой топологической константой;

2) портрет, который воспринимается как приятный или красивый (идеальный по Гальтону);

3) портрет, в котором нет каких-либо излишеств и отклонений от средней некоторой нормы (вероятно, по похожей методике возможно проводить отбор желающих поступить в ряды бойцов невидимого фронта).

Предположим, что приятность или красота полученных портретов есть некая закономерность присутствия гармонии, которая из скрытой вдруг становится явной. Очевидно, что мы получаем некую среднестатистическую топологию человеческого лица. Суммирование позволяет сформировать лицо, в котором «стираются» крайности в пропорциях элементов и, следовательно, исчезают раздражающие факторы из-за чего лицо «становится приятным» для восприятия.

Предположим также, что вычисление среднестатистических данных из выборки дает нам некий ключ к гармоничной форме. Проверим это, используя данные из Антропометрического атласа, выпущенного ВНИИТЭ в 1977 году [8]. Используем обмерные данные выборки из 117 российских студентов. Проверим статистические обмерные данные по портретам. Очень удачно получилось, что линия глаз в атласе взята также по внутренним уголкам глаз. Всего по портрету (рисунок взят условный из Антропометрического атласа) есть следующие размерные данные:

Сопоставим полученную сетку прямоугольников на портрете из атласа с соответствующей сеткой на полученном нами обобщенном мужском портрете.

Визуальный анализ показывает высокую степень сходства. Следовательно, метод усредненной фотографии можно расширить до метода средних значений, что, по всей видимости, позволит перейти от «размытых» пятен к точным числовым значениям.

Любопытно также сравнить полученный нами обобщенный мужской портрет с аналогичным портретом столетней давности. В 1923 году наш соотечественник Ефим Чепурковский провел огромную работу. Он собрал индивидуальные фотопортреты русских, украинце и белорусов (примерно 750 шт) и сделал композитный портрет (Biometrika, vol. XV, Part III and IV).

Без комментариев приведем для сравнения его композитный портрет и полученный нами: