Vezető: Szirmay-Kalos László

A hatékony ember-gép kapcsolat kulcseleme a számítógép által tárolt, illetve szimulált adathalmaznak a felhasználó számára érthető és átlátható prezentálása. Az emberi érzékszervek közül a látás rendelkezik a legnagyobb sávszélességgel, ezért az információ képi változata a leginformatívabb. Az adott esetben absztrakt adatokból úgy állíthatunk elő képeket, hogy egy analóg, képet eredményező folyamatot keresünk, az adatainkat az analóg folyamat paramétereivel kötjük össze, végül pedig az analóg folyamat szimulációjával lefényképezzük a modellünket. A természetben számos analóg folyamat fellelhető: fényterjedés felületek között, illetve az anyag belsejében, rajzolás, festés, stb. A projekt célja az analógiák minél szélesebb kiterjesztése, és az analóg folyamat valósidejű szimulációja az interaktív felhasználói kommunikáció igényeinek megfelelően. A következő analógiákat fogjuk részletesen megvizsgálni:

• Fényelnyelődés és szórás az anyag belsejében.
• Rajzolás és festés, azaz az információ illusztratív ábrázolása.

Az analógiák felhasználásával létrehozott módszereket részecsketranszport szimulációban, nem-fotorealisztikus képszintézis programban, és tomográfiás feladatokban kívánjuk alkalmazni.

A képszintézis kutatások zöme a fény felületek közötti terjedésére és a felületeken a fényszóródásra, azaz végső soron a Maxwell egyenletekre épülő modell megoldására koncentrált. Az optikai analógiák közül az elmúlt években a fény inhomogén anyagban (köd, áttetsző objektumok, füst stb.) terjedése került előtérbe. Ennek egyrészt az az oka, hogy korábban ezeket a jelenségeket, a nehézségük miatt csak egyszerűsítve vizsgálták. Másrészt, a téma népszerűsége annak köszönhető, hogy ilyen jellegű feladatok megoldása nagyon nagy jelentőségű a részecsketranszport problémákban és a számítógépes tomográfiában. Matematikailag egy integro-differenciál egyenletet kell megoldani bonyolult peremfeltételek mellett, amelyhez Monte Carlo módszereket alkalmazhatunk. A modell bonyolultsága miatt az elfogadható válaszidejű, illetve valós idejű megoldások szuperszámítógép teljesítményt igényelnek, amelyek a grafikus hardveren (GPU) érhetők el.

A képszintézis eljárások másik fontos köre nem az optikai analógiára, hanem az emberi illusztráció technikáira épül (rajzolás kontúrokkal és vonalkázással, festés elnagyolással stb.). Itt problémát jelent, hogy szemben az optikával, amelynek a matematikai modellje ismert, az emberi illusztráció nem fogható meg közvetlenül matematikai eszközökkel. Ennek érdekében a képszintézishez magának az illusztrátornak a modelljét kell megalkotni, majd azt megoldani a számítógép segítségével. A rajzolás analógiája felhasználható a geometriai tervezésben is, közvetítve a tervezői szándékot a felhasználó és a geometriai modellező program között.