美開發(fā)出3D 制圖新技術

美國德克薩斯大學達拉斯分校計算機科學家根據美國著名數學家約翰·福布斯·納什的理論開發(fā)出一種制作3D 圖像的新技術。該技術不但能更準確地還原現實物體的形狀，在圖像生成速度上也比目前常用的技術快上百倍。

計算機制圖技術在電影和游戲制作以及計算機模擬領域均有廣泛應用，同時在機械制造和工程設計領域也有涉及。研究人員希望這項新技術能夠讓計算機模擬的人體器官模型更加逼真，以更有效地對癌癥等疾病的治療提供幫助。

領導這項研究的德州大學埃里克瓊森工程學院和計算機科學學院副教授郭小虎說:“新技術的關鍵是采用各向異性三角形(三角形兩條邊因其指向的方向不同而具有不同的長度)創(chuàng)建3D 網格進行計算機制圖。實驗結果顯示，各向異性網格對流體等物質可以提供更逼真的效果?！?/p>

該技術的發(fā)明源于納什的納什嵌入定理。計算機圖形學領域通過三角形網格來描述現實世界中物體的形狀。傳統(tǒng)技術都使用各向同性的三角形，即三角形的每個邊都具有相同的長度，與方向無關。其缺陷在于這種網格在細節(jié)上較為粗糙，會產生一些在現實物體中不存在的毛邊和突兀的線條。各向異性三角形建模則可以避免這種情況，能夠允許用戶更加靈活準確地反映現實對象的真實情況，更精確地處理邊緣和褶皺。

郭小虎團隊發(fā)現，用各向異性三角形取代各向同性三角形后，計算機建模產生的圖像會更加平滑。根據對象的曲率，該技術能夠生產圖像的速度可以達到普通技術的125 倍。例如采用目前常用的計算機制圖方法創(chuàng)建一個3D 圖像需要19 500 s，而新技術只需155 s。此外，使用各向異性三角形創(chuàng)建的3D 模型圖像質量更好，在細節(jié)上更加精確。尤其是在處理流體、皮膚皺紋和衣服褶皺方面，新技術更勝一籌，在細節(jié)上更加豐富、逼真。