אדם תופר שמיכה מחתיכות בד שונות

אלגוריתם חדש מבצע אוטומציה של התהליך המסובך הידוע לשמצה - ולעתים קרובות מתסכל - של חישוב סדר הצעדים בדפוסי קווילט מתקדמים.

זה מאפשר לשמיכות טלאים להתמקד בעיצוב ויצירתיות במקום.

סטודנטית לתואר שני במדעי המחשב מאוניברסיטת סטנפורד, מקנזי לוק, שמיכת טלאים מאז גיל 10, אך היא לא העלתה על דעתה שהמלאכה תהיה במוקד עבודת הדוקטורט שלה. כלולה בעבודה זו תוכנת אב-טיפוס חדשה שיכולה להקל על ייצור תבניות עבור צורת טלאים הנקראת חיתוך נייר יסוד, הכוללת שימוש בגבוי עשוי נייר יסוד לפריסה ותפירת עיצוב קווילט.

פיתוח דפוס שמיכת נייר בסיס - שנראה דומה ל- צבע לפי מספרים מתווה - לרוב אינו אינטואיטיבי. יש מעט הנחיות רשמיות לדפוסים ואלה שקיימים אינם מספיקים בכדי להבטיח תוצאה מוצלחת.

"לשמיכת טלאים יש את המסורת העשירה הזו ואנשים מייצרים את היורשנים האישיים והיקרים האלה, אבל טלאים מחתיכות נייר דורשים לעתים קרובות שאנשים יעבדו לפי דפוסים שאנשים אחרים עיצבו", אומר ליק, חבר במעבדה של מאניש אגראוואלה, פרופסור למדעי המחשב ומנהל. של מכון בראון לחדשנות מדיה בסטנפורד.

"לכן, רצינו לייצר כלי דיגיטלי המאפשר לאנשים לעצב את הדפוסים שהם רוצים לעצב מבלי לחשוב על כל הגיאומטריה, הסדר והאילוצים."


גרפיקת מנוי פנימית


דפוס קווילט עם כמה משולשים ירוקים בלוחות מרובעים שונים כל אחד מהבלוקים בשמיכה זו תוכנן באמצעות כלי מבוסס אלגוריתם שפותח על ידי חוקרי סטנפורד. (אשראי: מקנזי ליק)

כיבוד המלאכה

בתיאור המפתה של שמיכות נייר, ליק מצטט את האסתטיקה המודרנית ורמת השליטה והדיוק הגבוהה. תפרי השמיכה נתפרים דרך תבנית הנייר, וככל שמתרחש תהליך התפירה, פיסות הבד הבודדות הופכות ליצירת העיצוב הסופי. כל פעולת ה"תפור והתהפך "הזו פירושה שהדפוס חייב להיות מיוצר בסדר זהיר.

דפוסים שבוצעו בצורה גרועה יכולים להוביל לחתיכות רופפות, חורים, תפרים שלא במקומם, ועיצובים שפשוט אי אפשר להשלים. כאשר שמיכות טלאים יוצרות עיצובי נייר משלהם בעצמם, להבין את סדר התפרים יכול לקחת זמן רב - ועדיין להוביל לתוצאות לא מספקות.

"האתגר הגדול ביותר שאנו מתמודדים איתו הוא לתת לאנשים להתמקד ב יצירתי לחלק ולהוריד את האנרגיה הנפשית של להבין האם הם יכולים להשתמש בטכניקה זו או לא ", אומר ליק, המחבר הראשי של העיתון. "חשוב לי שאנחנו באמת מודעים ומכבדים את הדרך שאנשים אוהבים ליצור ושאנחנו לא נותנים אוטומטית לתהליך הזה."

זה לא הגיחה הראשונה של ליק לקווילטה בעזרת מחשב. בעבר תכננה א כלי לשמיכת טלאים מאלתרת, אותה הציגה בכנס האינטראקציה בין מחשב לאדם CHI במאי.

דפוסי טלאים

פיתוח האלגוריתם שבלב תוכנת הטלאים העדכנית הזו דרש בסיס תיאורטי משמעותי. עם מעט ההנחיות הקיימות להמשיך, החוקרים נאלצו להשיג הבנה רשמית יותר של מה שעושה פיסת נייר טלאים מסוגלת, ואז לייצג זאת מתמטית.

בסופו של דבר הם מצאו את מה שהם צריכים במבנה גרפי מסוים, שנקרא היפרגרף. בעוד שגרפים "פשוטים" כביכול יכולים לחבר נקודות נתונים רק על ידי קווים, היפרגרף יכול להכיל יחסים חופפים בין נקודות נתונים רבות. (תרשים ון הוא סוג של היפרגרף.) החוקרים מצאו כי א דפוס יהיה מסוגל לחתיכת נייר אם ניתן לתאר אותו על ידי היפרגרף שניתן להסיר את קצוותיו בזה אחר זה בסדר ספציפי - שיתאים לאופן התפרים של התפרים בתבנית.

תוכנת האב-טיפוס מאפשרת למשתמשים לשרטט עיצוב והאלגוריתם מבוסס היפר-גרף קובע אילו דפוסי יסוד נייר יכולים לאפשר - אם בכלל. עיצובים רבים גורמים למספר אפשרויות דפוס ומשתמשים יכולים להתאים את הסקיצה שלהם עד שהם מקבלים דפוס שהם אוהבים. החוקרים מקווים להפוך את גרסת התוכנה שלהם לזמינה לציבור בקיץ הקרוב.

"לא ציפיתי שאכתוב את עבודת הדוקטורט שלי במדעי המחשב בנושא טלאים כשאתה מתחיל", אומרת ליק. "אבל מצאתי את המרחב העשיר הזה באמת של בעיות הכרוכות בתכנון ובחישוב ובמלאכות מסורתיות, כך שהיו הרבה חלקים שונים שהצלחנו לשלוף ולבחון במרחב הזה."

החוקרים יציגו את מאמר בכנס הגרפיקה הממוחשבת SIGGRAPH 2021 באוגוסט. קואוטורים נוספים הם מאוניברסיטת קליפורניה, ברקלי ואוניברסיטת קורנל.

מקור: אוניברסיטת סטנפורד

 

על המחבר

טיילור קובוטה-סטנפורד

מאמר זה הופיע במקור עתיד