Chirurgia plastyczna, telekomunikacja, sztuka, działania policji, kosmetyka. Na pozór - dziedziny nie pozostające ze sobą w żadnym związku, a jednak... łączy je użycie najnowszych osiągnięć grafiki komputerowej do kreowania wizerunku twarzy ludzkiej.

Nieco historii

W 1878 r. angielski badacz Francis Galton rozpoczął eksperymenty z nakładaniem na siebie negatywów fotografii twarzy kilku przedstawicieli określonej grupy społecznej (np. skazańców). Starał się w ten sposób odkryć w nich wspólny rys, dowodzący jakiejś cechy (np. podatności na przestępstwo). Popełnił błędy wynikające z wiktoriańskiego światopoglądu. Kierował się bowiem przesądami i uprzedzeniami klasowymi, a na dodatek przypisywał ludziom z odległej przeszłości poglądy swojego pokolenia. Na przykład przy próbie odtworzenia, na podstawie antycznych medalionów, wizerunku Kleopatry (69-30 p. n.e.) doszedł do wniosku, iż nie ma podstaw do powszechnej opinii o jej pięknie. Przeciwnie, twarz ta współczesnemu Anglikowi wydawała się pospolita, wręcz odrażająca.

Galton natknął się również na poważne problemy techniczne. Tworząc swoje fotografie mógł manipulować portretami głów o zbliżonej wielkości, podobnymi rozmiarami oczu, nosa i ust, jednakowo upozowanymi. Po nałożeniu na siebie negatywów, (które tylko nieco powiększał lub zmniejszał - tak, aby pokryły się źrenice oczu), uzyskany obraz okazywał się ostry jedynie w okolicy źrenic. Reszta była mniej lub bardziej rozmyta - największe problemy były ze szczękami i włosami.

Galton ze zdziwieniem odnotował, że portret uzyskany w wyniku nałożenia przedstawia twarz, w której zaniknęły te "specjalne, przestępcze nieregularności", a dominuje "wspólne wszystkim człowieczeństwo".

Podobną rzecz zauważył współczesny mu John Stoddard: "złożona twarz" wygląda lepiej i jest bardziej wolna od nieregularności niż każda "twarz podstawowa", z której utworzono jej obraz.

112 lat później

W 1990 r. Judith Langlois i Lori Roggman z wydziału psychologii Uniwersytetu Teksaskiego udoskonalili metodę Galtona wykorzystując techniki grafiki komputerowej. By uniknąć obszarów nieostrych - nałożeń dokonywano dwustopniowo: najpierw każdą twarz dostosowywano kształtem i ustawieniem do pozycji, w której źrenice oczu znajdują się w jednej linii; następnie rozciągano obraz pionowo tak, aby odległość pomiędzy punktem środkowym między źrenicami, a górną wargą była równa szerokości twarzy. Obraz twarzy tworzony był w kwadracie o boku 512 pikseli, z których każdemu przypisana była określona intensywność i odpowiadał on pojedynczemu ziarnu emulsji negatywu. Pomimo zestandaryzowania odległości oczu i ust, uzyskiwany portret złożony był nadal nieostry wokół szczęk, a szczególnie rozmazany był kontur włosów.

Ostatnio

Dwaj brytyjscy naukowcy z Wydziału Psychologii Uniwersytetu St. Andrews, Philip Benson i David Perrett, postanowili pójść jeszcze dalej. Przy pomocy już tylko ok. 200 punktów opisali kontur każdego elementu składowego twarzy. Następnie, wyliczając średnią wartość każdego punktu wszystkich miejsc twarzy przyjętych za podstawowe, stworzyli wzorcową "twarz prototypową". Krokiem kolejnym było "rozciąganie" obrazu podstawowej twarzy tak, by przyjęła ona rozmiary i proporcje odpowiednich części twarzy prototypowej. (Jakby rozciągano trójwymiarowo wymodelowany kawałek kauczuku rozpięty na płaszczyźnie, poprzez przesuwanie punktów, w których był przypięty). Wtedy dopiero można było przystąpić do nakładania wizerunków.

Opisana technika uzyskiwania twarzy prototypowej pozwala tworzyć ciągi portretów przedstawiające stopniową transformację jednej twarzy w inną (cała Wielka Brytania bawiła się na przykład komputerową metamorfozą Margaret Thatcher w Johna Majora). ?rodkowy spośród takich portretów posiada tyle samo cech jednej, co i drugiej twarzy.

Twarzą w twarz z idealnym obliczem

Pomysł Bensona i Perretta natychmiast znalazł zastosowanie w praktyce. Postanowiono np. odnaleźć te cechy w twarzy, które pozwalają nam jedne z nich identyfikować jako męskie, a inne jako żeńskie. Zgodnie z pomysłem Galtona - jeżeli istnieją różnice pomiędzy twarzą męską a żeńską, i są one istotne w rozpoznawaniu płci, to zwielokrotnienie ich powinno uwypuklić cechy "męskości" i "żeńskości". Na podstawie twarzy prawie 20 kobiet i 20 mężczyzn stworzono portrety przeciętnego mężczyzny, przeciętnej kobiety, androgyna (osobnika o jednakowej ilości cech męskich i żeńskich) oraz super-mężczyzny i super-kobiety. Wyniki eksperymentu właściwie nie zaskoczyły naukowców. Przeciętny mężczyzna uznany został za bardziej męskiego niż androgyn, mniej natomiast niż super-mężczyzna (podobnie, jeżeli chodzi o kobiety). O "męskości" portretu zadecydowały m.in.: długie nosy, wydatne nozdrza, duża powierzchnia twarzy, grube brwi, kształt kości policzkowych, "grubiej ciosane" szczęki. Z kolei okazało się, że o atrakcyjności oblicza decyduje w wysokim stopniu kontur (wyżej ceniona jest twarz o powierzchni zbliżonej do owalu) oraz gładkość cery. Z drugiej zaś strony łatwiej zapamiętywana jest twarz odbiegająca swymi cechami od przeciętnej w populacji.

Zastosowania

Możliwość deformacji obrazu twarzy może znaleźć zastosowanie w telekomunikacji, stając się podstawą przesyłania wizerunku rozmówcy w wideofonach, w którym to celu wykorzystywana będzie pozycja tylko 200 punktów obrazu.

Wspaniałe narzędzie otrzymała chirurgia plastyczna. Lekarze z londyńskiego University College Hospital mogą już trójwymiarowo projektować zmiany i przewidywać rezultaty przeprowadzanych zabiegów. Także kosmetyka zainteresowana jest wynikami prac Bensona i Perretta, by móc określać, co decyduje o pięknie twarzy.

Policyjni specjaliści pracują nad możliwością włączenia techniki automatycznego tworzenia zdeformowanych twarzy do systemu Photofit, opracowanego już we wczesnych latach siedemdziesiątych przez Jacques'a Penry'ego.

Nie wolno zapominać o jednym z najbardziej dochodowych zastosowań grafiki komputerowej - reklamie oraz sztuce karykatury. Lecz czy karykatura stworzona przez obiektywną maszynę, bez udziału i zaangażowania natchnionego artysty będzie jeszcze sztuką...?