Syntéza obrazu založená na předloze

V počátcích byla syntéza obrazu chápána především jako simulace, jež dokáže věrně reprodukovat fyzikální principy šíření světla ve scéně, a tím dosáhnout požadovaného fotorealistického efektu. V současné době pokročil výzkum v této oblasti natolik, že je možné generovat syntetické obrazy téměř nerozeznatelné od reality. Některé složitější struktury a procesy, jako je například vzhled reálného plamene nebo obrazu vytvořeného vodovými barvami, jsou ale natolik komplikované, že je mimořádně obtížné pro ně vytvořit zjednodušený fyzikální model, který by bylo možné algoritmicky simulovat. Proto se v současné době začíná prosazovat alternativní směr syntézy obrazu, kde fyzikální simulaci nahrazují vzorky reálných obrazů, ze kterých se následně vytvářejí obrazy nové.

Mezi průkopníky tohoto nového směru patří Aaron Hertzmann, který v roce 2001 se svými kolegy publikoval metodu obrazové analogie (Image Analogies).¹⁾ Tato technika dokáže na základě existujícího vstupního obrazu a jednoduchých řídicích kanálů (např. zdrojové a cílové segmentace) syntetizovat obraz nový, jenž respektuje uživatelem specifikované globální struktury, ale v detailech se podobá originálu. Metoda dosahuje pro specifické předlohy velmi dobrých výsledků, nicméně ve složitějších případech selhává kvůli použití hladového algoritmu2 syntézy. Tenž tvoří výstupní obraz postupně pixel po pixelu, a často tak vytváří nepřirozené švy, které narušují důležité lokální struktury nacházející se v předloze (obr. 1b).

Fluidní simulace LazyFluids: Výkon současných grafických karet totiž umožňuje v reálném čase simulovat proudění plynů či kapalin ve virtuálním prostředí s předem definovanými parametry.

Ke znatelnému zlepšení kvality syntézy došlo až o tři roky později. Yonatan Wexler a jeho kolegové přišli s algoritmem novým, jenž syntézu obrazu na základě předlohy formuluje jako optimalizační úlohu a snaží se najít její optimální řešení.³⁾ Tento algoritmus je například základem populárního nástroje Content Aware Fill z programu Adobe Photoshop. Během několika málo okamžiků dokáže odstranit z fotografie nechtěné části a zaplnit je synteticky tak, že laik výslednou retuš prakticky nerozpozná.