Ученые ЛЭТИ научили робота-художника писать картины цветными красками

Cтарший научный сотрудник Молодежного НИИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артур Каримов

В 2016 году у исследователей из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» появилась идея создать робота-художника. Цель проекта – научить машину рисовать таким образом, чтобы при помощи красок и кисти передать черты стиля, присущие какому-либо художнику или художественному течению. Причем было важно, чтобы при создании картины результат труда робота имел минимальные отличия от оригинала.

Через несколько лет разработчики собрали первый прототип подобной машины. Она умела писать только черно-белые картины. Для нанесения краски на холст была разработана уникальная конструкция. Специальная система для смешивания красок позволяла получать заданные оттенки черно-белой палитры. Краска подавалась в смеситель высокоточными поршневыми насосами. Кроме того, было создано программное обеспечение, которое обрабатывало изображение, разбивало его на мазки и преобразовывало в машинный код.

Робот-художник успешно выполнил несколько работ в технике «гризайль» (монохромная живопись), в том числе портрет первого выборного директора ЛЭТИ, изобретателя радио, профессора Александра Степановича Попова (1859 - 1906).

«В этом году мы разработали алгоритмы, с помощью которых обучили робота-живописца, помимо черной и белой красок, смешивать и другие цвета, чтобы для создания картин нам была доступна вся цветовая палитра. Это кардинально увеличивает художественный арсенал робота и позволяет создавать собственные произведения искусства», – рассказывает руководитель проекта, старший научный сотрудник Молодежного НИИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Артур Каримов.

Разработка алгоритмов для получения различных цветов была нетривиальной задачей, поскольку закономерности, с высокой точностью описывающие смешение художественных красок, еще не были исследованы. Учитывая принципы работы с палитрой, которые применяют настоящие художники, ученые решили смешивать не более четырех чистых красок одновременно. Это позволяет получать наиболее яркие и насыщенные оттенки, а заодно упрощает задачу с математической точки зрения. Затем они провели серию экспериментов, в которых робот смешивал чистые краски в различных соотношениях, получив в итоге более 600 образцов. При этом использовалось всего пять чистых красок - черная, белая, красная, синяя, желтая. Полученные оттенки и соответствующие им пропорции красок использовались при создании математической модели, воспроизводящей закономерности смешения красок. На основе данной модели и был разработан алгоритм, позволяющий роботу-художнику автоматически создавать любой цвет.

Машина уже успешно написала несколько картин, некоторые из которых были сгенерированы нейросетью. Написанная по результатам работы статья подана в престижный научный журнал по робототехнике и находится на стадии рецензирования.

«В перспективе наш робот может стать механическим помощником профессионального художника, машиной для высокоточной реставрации картин и создания репродукций. Если говорить о фундаментальном значении нашей работы, то разработка несомненно имеет огромный потенциал, как инструмент для тестирования новых алгоритмов машинного обучения в сфере творчества», – поясняет Артур Каримов.

Разработка робота художника поддержана грантом РНФ (№22-79-00171).