Каждая строительная или производственная отрасль требует специальных типов чертежей для удовлетворения своих потребностей.Используется множество специальных символов и правил рисования, но все они основаны на одних и тех же фундаментальных принципах орфографической проекции.

Сегодня многие чертежники обращаются к компьютерам за помощью в подготовке чертежей, потому что компьютеры быстрые и универсальные. Наиболее широко используемые виды программ называются автоматизированным черчением или САПР. Эти программы позволяют чертежнику создавать чертеж на экране компьютера. Основное оборудование этой системы состоит из компьютера, электронно-лучевой трубки (или ЭЛТ), которая служит экраном для просмотра, клавиатуры и джойстика или мыши.Программы, которые вставляются в компьютер для создания различных механических или электрических приложений черчения, известны как программное обеспечение. Чтобы создать чертеж в системе САПР, чертежник выбирает из множества элементов, таких как круги, линии, эллипсы и многоугольники. Эти команды напечатаны в меню, которое появляется сбоку или сверху экрана. Затем чертежник перемещается в соответствующее место на экране и вставляет элемент нужного размера.

Компьютерные рисунки могут быть выполнены в двух или трех измерениях и в любой графической форме.Затем готовый рисунок сохраняется, и при необходимости можно сделать репродукцию в различных цветах на чертежной пленке, вставленной в устройство для черчения или печати, подключенное непосредственно к компьютеру.

В дополнение к основному оборудованию существует ряд устройств, которые можно добавить для ускорения процесса рисования. Одним из таких устройств является шаблон с насадкой для мыши или стилуса. Это наиболее полезно, когда можно увидеть большой выбор меню рисования одновременно. Выбор можно сделать с помощью мыши или стилуса.

При создании компьютерных чертежей они могут быть переданы с помощью дополнительного оборудования непосредственно на машины, изготавливающие отдельные детали для сборки. Эта система передачи и последующего производства называется автоматизированным производством или CAM.

Компьютерное черчение позволяет фирме или корпорации создавать чрезвычайно точные чертежи и быстро находить большие и малые изменения, внесенные в эти чертежи. Преимущество компьютеров также в том, что они хранят большие объемы информации на сравнительно небольшом пространстве.С компьютерами большие объемы памяти, которые когда-то требовались для традиционных рисунков, становятся ненужными, но сами компьютеры должны иметь большой объем памяти и более мощные микрочипы для выполнения работы. Система CAD/CAM особенно полезна при проектировании отелей, офисных зданий и школ, где постоянно используются одни и те же функции.

Навыки ручного черчения по-прежнему пользуются большим спросом и, тем не менее, будут востребованы, поскольку компьютерное черчение подходит не для всех этапов проектирования.Например, для проектирования отдельных видов заказной архитектуры и реконструкции единичных застроек по-прежнему востребованы ручные чертежники, обладающие способностями и большим опытом.

Где провести черту?

Abstract

Мы часто воспринимаем способность людей понимать и создавать линейные чертежи как нечто само собой разумеющееся. Но где мы должны проводить линии и почему? Мы обращаемся к психологическим принципам, лежащим в основе эффективного представления сложной информации в линейных рисунках.Сначала 58 участников с разной степенью художественного опыта сделали несколько рисунков небольшого набора сцен, обводя контуры на цифровом планшете. Во-вторых, 37 независимых наблюдателей оценили рисунки по степени репрезентативности исходной фотографии. Сопоставление контуров между рисунками одной и той же сцены показало, что наиболее последовательно нарисованные контуры, как правило, рисуются раньше. Мы сгенерировали полуизображения с наиболее последовательно нарисованными контурами и попросили 25 наблюдателей классифицировать быстро представленные сцены.Наблюдатели работали значительно лучше для большинства по сравнению с наименее последовательными полуизображениями. Наиболее последовательно нарисованные контуры с большей вероятностью изображали границы окклюзии, тогда как наименее последовательно нарисованные контуры чаще отображали нормали к поверхности.

Образец цитирования: Шэн Х., Уайлдер Дж., Вальтер Д.Б. (2021) Где провести черту? ПЛОС ОДИН 16(11): e0258376. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258376

Редактор: Маркус Лаппе, Мюнстерский университет, ГЕРМАНИЯ

Получено: 11 августа 2021 г . ; Принято: 27 сентября 2021 г .; Опубликовано: 8 ноября 2021 г.

Авторское право: © 2021 Sheng et al.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все данные и сценарии анализа данных, а также все отдельные линейные чертежи и суперссылки доступны на веб-сайте Open Science Framework: https://osf.io/x9uj5/.

Финансирование: Эта работа была поддержана грантами Совета по естественным и инженерным исследованиям Канады (RGPIN-2020-04097) и Совета социальных и гуманитарных исследований Канады (430-2017-01189) для DBW.Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Люди использовали линейные рисунки для изображения сцен из своей жизни по крайней мере 45 500 лет [1]. Штриховые рисунки могут отражать сущность форм и пространственных отношений в сложных сценах до такой степени, что они не только являются разумной заменой фотореалистичных изображений, но и могут подчеркивать определенные аспекты сцены, не обремененные другими посторонними элементами, которые в противном случае могли бы затемнить ясность. возникает из-за чисто контурного изображения.По этой причине линейные чертежи используются для технических чертежей, таких как архитектурные планы, проекты сложных машин или схемы для сложных производственных процессов. Несмотря на то, что штриховым рисункам не хватает текстуры и цвета, они, тем не менее, представляют важную информацию, что делает их подходящими для эффективной невербальной передачи визуальной информации, например, в вывесках, требующих от посетителей носить маски внутри магазинов, в инструкциях по приему Геймлиха или в пошаговых инструкциях. -пошаговая инструкция по сборке комода МАЛЬМ от ИКЕА.

Штриховые рисунки реальных сцен распознаются так же быстро и точно, как и фотографии [2, 3]. Восприятие штриховых рисунков является врожденным для человеческих детей [4–6] и не зависит от приобретенных культурных рамок [7, 8]. Было обнаружено, что даже шимпанзе понимают линейные рисунки без предварительной подготовки [9]. В своих первых попытках художественного отражения окружающего мира дети прибегают к рисованию штрихами [10]. Попытки фотореалистичного рисования, как правило, приходятся на более поздний возраст. Было обнаружено, что нейронные представления сцен, объектов и лиц, вызванные штриховыми рисунками, эквивалентны тем, которые вызываются соответствующими цветными фотографиями в зрительной коре [11–13], хотя эквивалентность для сцен, по-видимому, ограничивается уровнем категорий сцен. несценовая идентичность [14].Это сходство штриховых рисунков с фотореалистичным изображением дает интересное представление о зрительных функциях мозга [15].

Однако не все линейные рисунки одинаково хорошо передают визуальную информацию. Качество рисунка и, следовательно, его полезность для передачи визуального содержания зависит от опыта и конкретного выбора художника. Линии ставятся по разным причинам, например, для обозначения границ объектов, структуры внутри объектов, перекрытия одного объекта другим, элементов текстуры или контуров теней, отбрасываемых объектами [16–19].Здесь мы демонстрируем, что некоторые линии более важны для передачи визуальной информации, чем другие, и устанавливаем тесную связь между важностью контурных линий, художественным мастерством и способностью штриховых рисунков передавать содержание сцены. В серии из трех экспериментов участников с разной степенью художественного опыта просили проследить важные контуры на наборе фотографий сложных сцен реального мира (Эксперимент 1). Затем независимая группа участников ранжировала рисунки, принадлежащие одной и той же фотографии, что позволило нам установить меру важности контура (Эксперимент 2). Наконец, мы проверяем эффект важности контура для категоризации сцены (Эксперимент 3).

Эксперимент 1: Отслеживание фотографий сцены

В этом эксперименте мы пытаемся определить, насколько последовательно люди рисуют линии, а также влияние художественного мастерства на отслеживание фотографий. С этой целью мы провели контролируемый эксперимент по рисованию, в котором попросили участников с разной степенью художественного опыта обвести важные контуры на наборе из 18 фотографий реальных сцен.Мы выбрали задачу-трассировку, а не свободное рисование или копирование сцен с фотографий, чтобы мы могли сопоставить контуры на рисунках разных участников в зависимости от их пространственного положения. Задача по-прежнему дает участникам свободу решать, какие линии они считают достаточно важными для включения в свои рисунки.

Методы

участников.

Мы набрали две группы участников: 14 студентов, специализирующихся в области изобразительного искусства или архитектуры из Университета Торонто и Колледжа искусств и дизайна Онтарио (художники), участвовали в двухчасовом эксперименте по рисованию за денежную компенсацию. Кроме того, 44 студента бакалавриата, специализирующегося на психологии в Университете Торонто (не художники), участвовали в исследовании в течение одного часа для получения кредита за курс. Размер выборки группы художников определялся количеством художников, откликнувшихся на наш призыв принять участие. Мы выбрали размер контрольной выборки, чтобы примерно уравнять общее количество рисунков, сделанных двумя группами.

Мы попросили всех участников указать, сколько лет они имеют опыт создания изобразительного искусства, сколько годовых курсов по искусству они прошли и сколько времени они обычно тратят на рисование в неделю.Все участники сообщили о нормальном или скорректированном до нормального зрения и дали письменное информированное согласие. Эксперимент был одобрен Советом по этике исследований Университета Торонто (протокол № 30999) и соответствовал принципам, изложенным в Хельсинкской декларации.

изображений.

18 изображений, использованных в этом эксперименте, были выбраны из набора фотографий реальных сцен [13]. Изображения были оценены независимой группой участников на предмет того, насколько хорошо они представляют одну из шести категорий сцен: пляжи, городские улицы, леса, шоссе, горы и офисы.Поскольку знание принадлежности к категории может помочь людям в построении более четкого представления сцены [20], были выбраны три лучшие фотографии-образца из каждой категории сцен из 18 стимульных изображений. Для практических испытаний использовались четыре изображения, отличные от экспериментальных категорий: правильный вогнутый десятиугольник (пятиконечная звезда), штриховой рисунок банана, фотография изолированного листа и фотография пингвинов на заднем плане (рис. 1, осталось).

Рис. 1. Установка для эксперимента 1.

Слева: изображения, подобные этим, использовались в качестве практических стимулов для ознакомления участников с заданием по отслеживанию и интерфейсом программы. Изображения под лицензией Creative Commons от Supachoteamorn, Aryadna Pons, Ksanyi и Christopher Michel. Справа Экспериментальная установка с графическим планшетом с перьевым дисплеем. На экране компьютера отображались инструкции и оригинальная фотография размером 800×600 пикселей в качестве эталона во время судебного разбирательства. Графический планшет отображал копию изображения размером 1440 x 1080 пикселей с полупрозрачным наложением для трассировки.Функции «Далее», «Готово», «Показать» и «Отмена», соответствующие каждой кнопке сбоку от графического стола, отображались в течение всего эксперимента. Изображения авторов. Набор из 18 фотографий доступен по адресу: https://osf.io/x9uj5/.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258376.g001

Процедура.

Участники сидели за компьютером, оснащенным монитором с электронно-лучевой трубкой (Dell), а также графическим планшетом Wacom Cintiq 13HD Interactive Pen Display.Эксперимент с двумя экранами был запрограммирован с использованием набора инструментов Psychophysics в Matlab [21], работающего под управлением операционной системы Linux. Экран ЭЛТ-компьютера отображал инструкции и исходную фотографию размером 800×600 пикселей в качестве эталона во время каждого испытания, в то время как графический планшет отображал копию исходного эталонного изображения размером 1440×1080 пикселей, наложенную на чистый белый лист с прозрачностью 50% для отслеживания.

В начале эксперимента участники получили устные и письменные инструкции, а также демонстрацию того, как пользоваться графическим планшетом.Они начинали каждую контурную линию, нажимая кнопку сбоку графического пера. Они могли рисовать плавные кривые, а также устанавливать опорные точки для быстрого создания прямых краев, удерживая кнопку. Последняя функция аналогична инструменту Polygonal Lasso Tool в Adobe Photoshop. Прослеженные контуры были отображены черным цветом на полупрозрачном наложении. На той стороне планшета, где находится не доминирующая рука, расположены 4 кнопки управления: СЛЕДУЮЩИЙ и ГОТОВО для навигации между испытаниями, ОТМЕНА для удаления самого последнего контура и ПОКАЗАТЬ для отображения рисунка без лежащего в его основе изображения трассировки (рис. 1).Участников просили нарисовать четкие контуры исходного изображения и избегать посторонних элементов, включая повторяющиеся линии, штриховки или метки.

Участники выполнили четыре практических испытания со стимулами возрастающей сложности, предназначенными для ознакомления их с задачей отслеживания и интерфейсом программного обеспечения (рис. 1, справа). Затем, перед началом экспериментальных испытаний, им были даны следующие инструкции:

Для каждого изображения прокомментируйте все важные и заметные линии, включая замкнутые контуры (например,например, граница монитора) и открытые линии (например, границы дороги). Наше требование состоит в том, чтобы, глядя только на аннотированные штриховые рисунки, наблюдатель-человек мог распознавать сцену и выделяющиеся объекты на изображении .

Во время каждого испытания у участников было до 10 минут, чтобы сделать снимок с набора стимулов. Они могли продолжить в своем собственном темпе, закончив рисунок раньше или сделав перерыв перед началом следующего испытания. Нехудожники завершили 5 испытаний.Художников попросили обвести как можно больше картинок за 2 часа. 18 стимулов предъявлялись в случайном порядке, чтобы свести к минимуму влияние практики и усталости. Мы записывали пространственные координаты и время штрихов для всех линий в окончательных рисунках.

Результаты

Одна художница была исключена из анализа, так как явно не стремилась к созданию узнаваемых рисунков. Остальные 13 художников (12 женщин, возраст 18–48 лет, средний возраст 25 лет, 3 левши) сообщили, что имеют от 4 до 32 лет опыта в искусстве (медиана 10), получили 0 баллов.От 5 до 20 годовых курсов искусства (медиана 4,5) и рисование от 1 до 52 часов в неделю (медиана 5). Мы исключили из анализа двух нехудожников — одного за добавление рукописных слов к рисункам и одного за крайне небрежную работу. Остальные 42 нехудожника (26 женщин в возрасте 17–24 лет, средний возраст 19 лет; 2 левши) сообщили о 12-летнем опыте работы с искусством (медиана 1), но не сообщили о том, что посещали какие-либо курсы по искусству или регулярно занимались искусством. Рисунок.

Как и ожидалось, у художников было больше лет художественного опыта, по их самооценке, со средним значением 10 лет по сравнению с 1 годом для контрольной группы ( t (12) = 5.75, p < 0,001, двухвыборочный t-критерий). Среднее количество курсов рисования, пройденных художниками за полный год, составляло 4,5 (диапазон 0,5–18), и они тратили в среднем 5 часов в неделю на занятия рисованием (диапазон 1–52). Группа художников была старше (25,23 года против 19,24 года), в ней преобладали женщины (92% против 62%) и меньше преобладала правая рука (77% против 95%).

Мы собрали в общей сложности 194 линейных рисунка от художников и 159 от нехудожников. Мы добавили 18 рисунков, заказанных у обученных художников для [13], в общей сложности 371 линейный рисунок, от 15 до 24 (в среднем 21) рисунков на каждую фотографию.

Эксперимент 2: Ранжирование рисунков

Качество рисунков, собранных в Эксперименте 1, значительно различалось. Для объективной оценки мы провели ранговый эксперимент с независимой группой наблюдателей. Кроме того, мы устанавливаем совпадение контуров между рисунками одной и той же сцены. Совпадение позволяет нам подсчитать, как часто участники эксперимента 1 рисовали определенный контур. Мы используем эту частоту рисования в качестве косвенного показателя важности контурных линий.

Методы

участников.

Мы набрали отдельную группу из 37 студентов бакалавриата психологии Университета Торонто. Двадцать пять участников потратили один час на эксперимент вместо частичного кредита курса. Двенадцать участников добровольно пожертвовали своим временем и потратили меньше часа, выполнив меньше рейтинговых испытаний. По оценкам, этот размер выборки дает примерно 10 рейтингов для каждого из 18 исходных изображений. Участники не были знакомы с фотографиями и штриховыми рисунками в исследовании.Все участники сообщили о нормальном или скорректированном до нормального зрения и дали письменное информированное согласие. Эксперимент был одобрен Советом по этике исследований Университета Торонто (протокол № 30999) и соответствовал принципам, изложенным в Хельсинкской декларации.

Процедура ранжирования.

Мы напечатали все 371 штриховой рисунок из эксперимента 1 на картоне (15 x 10 см) и сгруппировали их в соответствии с идентичностью исходных фотографий. Каждый напечатанный рисунок был помечен на обратной стороне уникальным идентификатором.Мы также напечатали 18 оригинальных цветных фотографий для справки. Участников попросили отсортировать каждый набор рисунков от наиболее репрезентативных к фотографии, физически расположив распечатанные рисунки на столе и записав идентификаторы по порядку. Чтобы уменьшить сложность сравнения до 24 рисунков одновременно, оценщикам было предложено сначала ранжировать 5 случайно выбранных рисунков, а затем вставлять каждый дополнительный в соответствующее место в списке (рис. 2А). Участники проходили через случайно выбранные наборы изображений в своем собственном темпе, заканчивая от 1 до 7 наборов (медиана 6).

Рис. 2. Процедуры для эксперимента 2.

(A) Ранжирование штриховых рисунков было выполнено путем перестановки изображений, напечатанных на карточках, на большом столе. Участникам было предложено сначала ранжировать пять случайно выбранных рисунков, а затем вставлять последующие рисунки в соответствующие места. (B) Построение супер-ссылки. Рисунок с наивысшим рейтингом служил исходным эталоном. Остальные рисунки были сопоставлены со ссылкой в ​​ранжировании заказов. К эталону были добавлены несопоставленные контуры, в результате чего был получен суперреференс, содержащий супернабор контуров со всех рисунков.Оригинальная фотография под лицензией Creative Commons пользователя Flickr Синди Симс Парр.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258376.g002

Анализ данных.

После сбора всех рейтингов каждому рисунку был присвоен нормализованный ранговый балл, где 100 % указывает на высокий ранг, а 0 % — на низкий ранг по отношению ко всем рисункам, созданным для конкретной фотографии. Чтобы изучить согласованность среди оценщиков, мы вычислили коэффициент согласованности Кендалла для всех рейтингов рисунков для каждого изображения и провели проверку значимости с использованием статистики хи-квадрат. Испытания, которые не привели к полному ранжированию набора рисунков, были исключены из анализа.

Для дальнейшего анализа мы усреднили нормализованные ранговые баллы для каждого розыгрыша среди оценщиков. Наиболее репрезентативный рисунок для каждого изображения был выбран в качестве эталона для последующего сопоставления контуров между рисунками одной и той же исходной фотографии.

Мы изучили факторы, которые могли повлиять на ранжирование, с помощью множественного линейного регрессионного анализа. Мы стремились предсказать ранжирование конкретного линейного рисунка на основе художественного опыта его автора и общего количества пикселей в рисунке, поскольку вполне вероятно, что количество деталей в рисунке также влияет на воспринимаемую репрезентативность.

Согласование контура.

Чтобы определить, с какими контурными линиями участники Эксперимента 1 больше всего согласны при изображении сложных природных сцен, мы разработали алгоритм сопоставления контурных линий. Имея два рисунка одной и той же фотографии, человек-наблюдатель может легко идентифицировать линии на каждом рисунке, изображающие один и тот же элемент, даже если штрихи могут несколько различаться по длине, количеству, пространственному расположению и форме. Здесь мы стремимся воспроизвести эту способность алгоритмически.

Предположим, что у нас есть два чертежа, ссылка (R) и запрос (Q).Для каждого контура в Q мы хотим определить наиболее близкий контур в R. На наших рисунках контуры состоят из непрерывного набора отрезков прямой линии. Чтобы упростить анализ длинных отрезков, мы разбиваем отрезки длиннее 10 пикселей на более короткие отрезки одинаковой длины, так что все отрезки имеют длину не более 10 пикселей.

Затем мы вычислили евклидово расстояние от заданного сегмента строки запроса до каждого эталонного сегмента строки. Мы используем центральную точку каждого сегмента линии для этого вычисления.Сегмент опорной линии с кратчайшим расстоянием считается совпадающим, если расстояние не превышает 30 пикселей. Идентификатор соответствующего эталонного контура сохраняется вместе с сегментом контура запроса. Любые сегменты контура, удаленные более чем на 30 пикселей от ближайшего эталонного контура, считаются несоответствующими эталону.

Это вычисление потенциально может привести к конфликтным назначениям по длине контура запроса. То есть разные сегменты одного и того же контура запроса могут быть назначены разным эталонным контурам.Мы разрешаем такие конфликты с помощью двухэтапного процесса голосования. Во-первых, мы реализовали мажоритарное голосование со скользящим окном из 25 сегментов по контуру запроса. То есть опорный идентификатор контура, наиболее часто назначаемый отдельным сегментам линии внутри окна вдоль контура запроса, был назначен сегменту контура в центре окна. Этот процесс голосования аналогичен медианной фильтрации для снижения шума при обработке изображений [22]. Помните, что длина сегментов контура не превышает 10 пикселей, поэтому ширина скользящего окна в этой процедуре не превышает 250 пикселей.

Во-вторых, еще одно глобальное большинство голосов было применено ко всем линейным сегментам внутри контура запроса, чтобы определить наилучший соответствующий эталонный контур. Этот процесс обычно приводил к однозначному присвоению эталонного контура и лишь изредка приводил к ничьей. Когда возникали совпадения, они разрывались путем определения того, какой из конкурирующих эталонных контуров был ближе всего к контуру запроса по всей его длине. В частности, мы вычислили сумму расстояний отдельных сегментов строки запроса до соответствующего эталонного сегмента строки, взвешенную по длине сегментов строки запроса.Запросному контуру был присвоен идентификатор эталонного контура с наименьшей суммой (ближайшее общее расстояние).

Эта процедура согласования учитывает различия в длине штриха, количестве и пространственном расположении, а также незначительные различия в форме. Этот метод также учитывает возможность того, что один контур в справочнике отображается как несколько контуров в запросе, но не учитывает обратное.

Создание суперссылки.

Мы использовали алгоритм сопоставления контуров, чтобы создать суперреференс, содержащий супермножество всех контуров, нарисованных любым из участников Эксперимента 1 для данной фотографии. На первом этапе мы использовали рисунок с самым высоким рейтингом в качестве эталона и рисунок со вторым по величине в качестве запроса и приступили к алгоритму сопоставления, как описано выше. Любые контуры запроса, которые не могли быть сопоставлены со ссылкой, добавлялись к ссылке. Затем в качестве запроса использовался рисунок с третьим по величине рейтингом.Любые контуры запроса, которые не соответствовали ни одному из контуров в обновленном эталоне, добавлялись к эталону и так далее, пока не были учтены все контуры на всех чертежах. В результате этот суперэталон захватывает надмножество всех контуров, т. е. всех неповторяющихся контуров для каждой сцены (рис. 2В).

Во втором раунде сопоставления каждый рисунок был сопоставлен с суперреференсом. В этом раунде мы подсчитали, сколько раз каждый контур в суперреференсе совпадал с контуром на чертеже-запросе.Разделив подсчет на количество рисунков для этого конкретного изображения, мы получили нормализованную меру частоты, с которой изображался конкретный контур. Мы называем это число оценкой согласованности.

Результаты

Каждый набор штриховых рисунков оценивали от 5 до 12 участников (медиана 9). Участники твердо согласились с тем, насколько каждый штриховой рисунок представляет исходную фотографию, о чем свидетельствуют значимые коэффициенты соответствия, которые варьировались от 0.57 и 0,92 (табл. 1). Все 18 суперреференсов показаны на рис. 3, а цвет контуров соответствует их показателям согласованности.

Мы провели множественный линейный регрессионный анализ, чтобы предсказать средние нормированные ранговые баллы ( S _R ) отдельных штриховых рисунков на основе художественного опыта ( X ) автора рисунка (измеряемого количеством лет творчества). художественный опыт) и на основе общего количества пикселей ( N _P ) на рисунке как ковариата.Мы исключили из анализа четыре рисунка одного необычного художника с 32-летним стажем. Диапазон художественного стажа без этого художника составлял 0–17 лет. Мы также не включили рисунки, изначально заказанные для [13], так как не располагали информацией об авторах этих рисунков.

Мы нашли значимое уравнение регрессии ( F (3, 345) = 104,8, p < 0,001) со скорректированным R ² равным 0,472 (рис. 4). Полученное уравнение регрессии: (1) где художественный опыт X выражается в годах, а N _P в тысячах пикселей.Художественный опыт и общее количество пикселей были значимыми предикторами ранга с положительными коэффициентами (табл. 2). То есть более подробные рисунки (с большим количеством пикселей) и рисунки художников с большим опытом оценивались выше. Два фактора независимо друг от друга способствовали ранжированию рисунков, так как не было существенного взаимодействия.

Если люди демонстрируют такое высокое согласие по определенному набору контуров, рисуют ли они эти линии ранее в испытании? Чтобы ответить на этот вопрос, мы разделили время, в течение которого линия рисовалась в испытании, на общую продолжительность испытания, в результате чего относительное время находилось в диапазоне от нуля до единицы для каждого из 353 рисунков, полученных в эксперименте 1.Поскольку у нас не было информации о времени для 18 рисунков из [13], мы исключили эти рисунки из анализа. Показатели согласованности контуров на суперреференсных рисунках были сопоставлены с соответствующими контурами на отдельных рисунках.

Мы подогнали линейную модель смешанных эффектов, чтобы объяснить взаимосвязь оценок согласованности отдельных контуров (58480 контуров из 353 рисунков) с относительным временем (фиксированный эффект), с идентичностью рисунка как ковариатой случайного эффекта.Мы обнаружили весьма значительный отрицательный эффект времени (β = -0,206; 95% доверительный интервал = [-0,213, -0,199]; t (58478) = -55,88; p <0,001) с меньшим случайным эффектом. идентичности изображения (β = 0,101; ДИ = [0,093, 0,109]). Этот результат показывает, что наиболее последовательные линии, как правило, рисуются раньше, предполагая, что как последовательность, так и время рисунков отражают их важность для восприятия. Мы явно проверяем эту гипотезу в эксперименте 3.

Эксперимент 3: Влияние согласованности линий на восприятие сцены

В эксперименте 2 мы рассчитали показатель согласованности путем сопоставления рисунков одной и той же фотографии, сделанных несколькими участниками, с суперреференсным рисунком.Означает ли высокий показатель согласованности для определенного контура, что контур более важен для представления содержимого сцены? Мы решаем этот вопрос с помощью эксперимента по быстрой категоризации сцен со стимулами, предназначенными для максимизации разницы в оценках согласованности.

Поскольку контуры представляют собой то, что участники считают важными и заметными краями сцены, мы предположили, что частота, с которой контур рисуется среди участников, является хорошей мерой его относительной важности для восприятия сцены. Чтобы проверить эту гипотезу, мы использовали оценки согласованности, вычисленные для суперреференсов в эксперименте 2, чтобы построить половинные рисунки, которые содержали либо наиболее, либо наименее последовательную половину контуров. Мы использовали эти полурисунки в качестве стимулов для шестиальтернативного эксперимента по категоризации сцены с принудительным выбором (6AFC). Мы предположили, что наиболее последовательные полурисунки обеспечат более точное распознавание по сравнению с наименее последовательными полурисунками.

Кроме того, мы стремились определить, что отличает более важные контурные линии от менее важных.Контуры на чертеже могут иметь разные физические причины в реальной сцене. Например, они могут представлять разрывы глубины, такие как границы окклюзии, относиться к изменениям кривизны поверхности или быть частью текстур. Здесь мы исследуем, являются ли какие-либо из этих физических ролей более важными для передачи информации о сцене, чем другие, в рисунках сложных сцен реального мира.

Методы

участников.

Двадцать пять студентов бакалавриата психологии (возраст 17–28 лет, средний возраст 18 лет).9; 16 женщин) в Университете Торонто участвовали в исследовании за частичный зачет курса. Этот эксперимент был проведен как дополнение к другому, имеющему аналогичную структуру, основному эксперименту. Размер выборки определялся исходя из требований основного эксперимента.

Все участники сообщили о нормальном или скорректированном до нормального зрения и дали письменное информированное согласие. Эксперимент был одобрен Советом по этике исследований Университета Торонто (протокол № 30999) и соответствовал принципам, изложенным в Хельсинкской декларации.

Стимулы.

Чтобы изучить характеристики восприятия наиболее последовательно и наименее последовательно нарисованных контуров, мы разделили каждый из 18 суперэталонов на полурисунок с высокой и низкой последовательностью в соответствии с их оценкой согласованности, вычисленной в Эксперимент 2. У двух рисунков не было общих контуров, и каждый из них содержал примерно 50 % от общего числа пикселей в исходном суперреференсе (рис. 5А). В результате мы получили 36 полулинейных рисунков, 18 с наиболее согласованными контурами (рис. 6А) и 18 с наименее согласованными контурами (рис. 6В).

Рис. 5. План эксперимента 3.

(A) Построение половинных рисунков в соответствии с оценками согласованности. Два рисунка не имели общих контуров, и каждый содержал примерно 50% от общего количества пикселей. (B) Экспериментальная процедура для эксперимента по категоризации сцены с принудительным выбором из шести альтернатив.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258376.g005

Процедура.

Эксперимент проводился на персональном компьютере с программным обеспечением Matlab и Psychophysics Toolbox [21] под управлением Windows 10.Для отображения эксперимента использовался монитор с электронно-лучевой трубкой (Dell) с разрешением 800×600 пикселей с частотой обновления 150 Гц. Участники сидели примерно в 57 см от экрана.

Участники выполнили эксперимент в качестве дополнения к другому, аналогично структурированному основному эксперименту, о котором будет сообщено в другом месте. В основном эксперименте участников просили разделить кратко представленные линейные рисунки сцен реального мира на шесть категорий (пляжи, городские улицы, леса, шоссе, горы, офисы), нажимая одну из шести кнопок на клавиатуре (s, d, f для левой руки и j, k, l для правой руки).Назначение ключей к категориям было случайным для каждого участника.

Каждая попытка эксперимента начиналась с периода фиксации 500 мс, за которым следовала краткая презентация целевого изображения, а затем перцептивная маска в течение 500 мс. Маска состояла из случайно расположенных черных линий на белом фоне. После маски отображался пустой экран, пока не была обнаружена клавиша ответа (рис. 4В).

На начальном этапе обучения изображения предъявлялись в течение 233 мс (асинхронность начала стимула, SOA). Участники слышали низкий тон, когда они сделали ошибку. Когда участники давали правильные ответы в 17 из последних 18 испытаний или в целом в 72 испытаниях, они переходили к фазе нарастания. В фазе нарастания SOA линейно уменьшалась с 200 мс до 33 мс в течение 54 испытаний. На последующем этапе тестирования (360 испытаний) время SOA было зафиксировано на уровне 53 мс, и участники больше не получали обратную связь.

После этапа тестирования основного эксперимента участники выполнили дополнительный блок из 36 тестовых испытаний с полурисунками, созданными для этого эксперимента.Назначение клавиш, SOA и временная структура эксперимента остались такими же, как и в основном эксперименте (см. рис. 5). Точность классификации рисунков регистрировалась отдельно для рисунков с высокой и низкой согласованностью и сравнивалась с использованием парного t-критерия.

Типы контуров.

Для анализа типов контуров первый автор вручную пометил каждый контур на суперреференсных рисунках, последовательно накладывая их на исходную фотографию. Она классифицировала контуры на четыре различных типа краев в зависимости от их физической причины [16–18]: края текстуры/альбедо (изменение коэффициента отражения на гладкой поверхности), границы окклюзии/глубины (границы объектов) [23], разрывы нормали к поверхности (пересекающиеся поверхности, гребни и впадины) и края теней (граница отбрасываемых теней) [19].Для случаев, когда контур включал более одного типа исходной точки, выбирался тип, соответствующий более длинному участку. Любые контуры, которые нельзя было однозначно отнести к одному из этих типов, помечались как «другие». «Другие» категории включают «наводящие на размышления контуры», которые встречаются в местах, где поверхности изгибаются в сторону от наблюдателя, но не образуют истинного разрыва глубины [24]. Определенное выявление наводящих на размышления контуров происходило слишком редко в сложных сценах реального мира в этом исследовании, чтобы оправдать его собственную категорию контуров.После того, как контуры были классифицированы, мы подсчитали количество пикселей в контурах, принадлежащих каждому типу в пределах наиболее и наименее согласованных рисунков полустрок, и выполнили тестирование значимости с помощью двухфакторного дисперсионного анализа с фиксированными эффектами, за которым последовали парные t-критерии с поправкой Бонферрони.

Результаты

Участники классифицировали половины рисунков, содержащих контуры с наименьшими показателями согласованности, с точностью 43 % (вероятность: 16,7 %), а половины рисунков с контурами высокой согласованности — с точностью 63 % (рис. 7A).Разница была очень значимой (t(14) = 4,21; p <0,001).

Рис. 7. Результаты эксперимента 3.

(A) Точность классификации для наименее и наиболее согласованных половинных рисунков. (B) Количество пикселей в определенных типах контуров в наименее и наиболее последовательных половинах рисунков. ** р < 0,01, *** р < 0,001.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258376.g007

Что делает наиболее последовательно нарисованные контуры намного лучше передающими информацию о сцене? Мы аннотировали все контуры в суперреференцах в соответствии с их физической причиной и проанализировали типы отдельно для наименее и наиболее последовательных половинных рисунков (рис. 7B).Дисперсионный анализ 2×5 (ANOVA) с наиболее/наименее согласованным и типом контура в качестве факторов показал значительный основной эффект для типа контура ( F (4,170) = 79,59, p < 0,001), но не для наиболее/наименее согласованной половины рисунок ( F (1,170) = 0,014, p = 0,906), как и ожидалось, поскольку половинные рисунки по замыслу уравниваются по общему количеству пикселей. Важно отметить, что мы обнаружили значимое взаимодействие ( F (4,170) = 10,98; p < 0.001). Наиболее согласованные половинные рисунки содержали значительно больше пикселей, принадлежащих границам окклюзии, обычно границам объектов, чем наименее согласованные половинные рисунки ( t (17) = 8,346, p < 0,001; поправка Бонферрони для множественных сравнений). Это было уравновешено большим количеством пикселей для наименее последовательных половинных рисунков, принадлежащих контурам, связанным с нормалями поверхности ( t (17) = -4,28, p = 0,00254) и контурам, которые не могли быть четко назначены ( t (17) = -4.78, р < 0,001). Не было разницы в количестве пикселей, связанных с границами текстуры ( t (17) = -1,94, p = 0,348) или отбрасываемыми тенями ( t (17) = -1,65, p = 0,588). .

Обсуждение

В трех представленных здесь экспериментах мы установили, что (1) линейные рисунки оцениваются как более репрезентативные для изображенной сцены, когда они нарисованы опытными художниками; (2) наиболее последовательно проведенные контуры рисуются раньше; (3) рисунки, содержащие наиболее последовательно нарисованные контуры, более узнаваемы, чем рисунки с наименее последовательно нарисованными контурами; и (4) наиболее последовательные контуры с большей вероятностью, чем несогласованные контуры, представляют границы окклюзии, то есть границы объектов.

Хотя в ретроспективе эти результаты могут показаться неудивительными, насколько нам известно, способность людей с разным уровнем художественного мастерства передавать важную информацию в линейных рисунках была количественно измерена для сложных сцен реального мира. В частности, мы использовали художественный опыт участников в качестве контрольной переменной, чтобы подтвердить, что художественный опыт действительно приводит к объективно более узнаваемым рисункам. С этой целью мы установили алгоритмическую меру важности контуров, определив, насколько последовательно контуры были нарисованы для всех участников.Более последовательно нарисованные контуры, как правило, рисовались раньше в процессе рисования. Важно отметить, что задача быстрой категоризации сцен в эксперименте 3 установила преимущество восприятия непредвзятым и объективным образом, поскольку участники этого исследования не знали об авторстве рисунков-стимулов. Наконец, мы обнаружили, что это преимущество восприятия было связано с границами окклюзии, которые представляют формы объектов в сценах (рис. 7В).

Недавняя работа над человеческими зарисовками отдельных объектов показала аналогичные результаты для наиболее согласованных контуров, а также временного порядка штрихов [25].Интересно, что эти эксперименты включали условие наброска от руки, что приводило к аналогичным профилям согласования контуров, а также временному порядку контуров, что и условие отслеживания.

Способность человека воспринимать объекты в сложных сценах ранее была связана с краями, созданными из нормалей поверхности и границ глубины в исследованиях с синтетическими сценами [16], а также изолированными объектами [17, 18, 25] и портретами [26]. В частности, было обнаружено, что контуры, нарисованные художниками, хорошо согласуются друг с другом [17], контуры располагались в местах, оптимальных для изображения трехмерной формы и эстетического качества [18], а рисунки художников определяли выпуклость. площадь корпуса изображаемых объектов в начале процесса рисования [25].Наш анализ роли контуров в эксперименте 3 подтверждает эти выводы в условиях реальной сцены. Эти результаты согласуются с важной ролью контурных соединений для восприятия объектов и сцен, поскольку контурные соединения служат сигналом низкого уровня для пространственных отношений, таких как окклюзия [27-29]. Кроме того, мы показываем, как художники расставляют приоритеты по контурам, что приводит к рисункам, которые более точно отражают изображенную сцену (уравнение 1) и лучшему восприятию сути сцены (рис. 7А).Эта находка, вероятно, связана с приемом «блочного» — грубого, блочного наброска пропорций фигур и предметов на начальном этапе рисования [30]. Этот метод может привести к тому, что обученные художники будут изначально отдавать приоритет контурам, передающим глобальную форму, а не контурам, которые передают более мелкие детали (см. также [25]).

В то время как наша работа включает в себя трассировку изображения, предыдущая работа показала, что, когда его просят создать штриховой рисунок недавно просмотренной сцены, нехудожники рисуют границы многих объектов примерно в правильном месте [31].Это говорит о том, что люди интуитивно знают, какие строки важны для передачи смысла сцены, но художественное обучение совершенствует эту способность, включая повышение эффективности кодирования объектов [18, 32]. Дальнейшее подтверждение этой точки зрения заключается в том, что афантазия была связана именно с дефицитом правильного припоминания объектов в задаче рисования [33].

Недавние работы по компьютерному зрению показали, что нехудожники могут быть обучены расставлять приоритеты для наиболее важных линий и рисовать их раньше, чем неважные [34].Кроме того, даже генераторы искусственных эскизов, обученные создавать эскиз, чтобы передать суть изображения с помощью как можно меньшего количества штрихов, учатся сначала рисовать линии, которые передают общую структуру и форму, до каких-либо деталей [34]. На самом деле, недавно было создано несколько искусственных нейронных сетей, обученных генерировать эскизы, которые так же легко распознаются, как и созданные человеком [35, 36]. Здесь мы показываем, что рисунки, использующие преимущества механизмов зрительной системы для понимания сцен, будут легче интерпретироваться [37].

Важно отметить, что здесь мы не рассматриваем какие-либо вопросы художественного стиля, художественного выражения или их связи с воспринимаемой эстетической ценностью. В частности, мы не претендуем на то, чтобы называть штриховые рисунки, созданные в ходе этого тщательно контролируемого исследования, «произведениями искусства». Визуальное художественное выражение, хотя иногда и связано с точным представлением реального мира, включает в себя гораздо больше аспектов, таких как композиция, эмоциональное содержание и часто метафорические аллюзии, выходящие за рамки образного содержания физического произведения искусства.Тем не менее, наши результаты могут помочь понять, какие атрибуты делают произведения искусства узнаваемыми, часто несмотря на крайние искажения или предельное упрощение — например, рисунки жестами или картины в стиле кубизма.

В заключение мы представили серию контролируемых экспериментов по созданию и восприятию штриховых рисунков для передачи содержания сложных сцен реального мира. Мы обнаружили, что контуры, нарисованные наиболее последовательно у разных людей, наиболее эффективно передают содержание сцены, что контуры, нарисованные ранее в процессе рисования, показывают более последовательную структуру, и что обученные художники с большей вероятностью будут рисовать последовательные контуры.Более последовательные контуры с большей вероятностью, чем менее последовательные контуры, передают границы окклюзии, которые сигнализируют о форме объектов в сцене, а также об их пространственных отношениях.

Благодарности

Мы благодарим проф. Натали Вальдбургер и Эми Шварц за содержательные обсуждения и помощь в наборе участников из Университета OCAD.

Каталожные номера

1. 1. Брамм А., Октавиана А.А., Бурхан Б., Хаким Б., Лебе Р., Чжао Дж.и др., Старейшие наскальные рисунки, найденные на Сулавеси, Science Advances. 7 (2021) eabd4648. пмид:33523879
2. 2. Бидерман И., Ю Г., Поверхностные и краевые детерминанты визуального распознавания. Когнитивная психология. 20 (1988) 38–64. пмид:3338267
3. 3. Поттер М.С., Леви Э.И., Память распознавания быстрых последовательностей изображений, Журнал экспериментальной психологии. 81 (1969) 10–15. пмид:5812164
4. 4. Хохберг Дж., Брукс В., Распознавание образов как необученная способность: исследование выступления одного ребенка, Американский журнал психологии.75 (1962) 624–628. пмид:13963734
5. 5. Ягода Г., Дерговски Дж., Ампене Э., Уильямс Н., Распознавание изображений как необученная способность, в: Представление мира ребенком, Springer, 1977: стр. 203–217.
6. 6. Йонас А., Артерберри М.Е., Младенцы воспринимают пространственную структуру, определяемую линиями соединения, Восприятие. 23 (1994) 1427–1435. пмид:7792132
7. 7. Кеннеди Дж. М., Росс А. С., Восприятие контурного изображения Сонге Папуа, Восприятие.4 (1975) 391–406.
8. 8. Кеннеди, Джон М., Психология восприятия изображений: изображения и информация, издательство Jossey-Bass, 1974.
9. 9. Итакура С., Дифференцированные реакции шимпанзе на различные состояния человека, Навыки восприятия и моторики. 79 (1994) 1288–1290. пмид:7899011
10. 10. Гудноу Дж., Детский рисунок (развивающийся ребенок), HarperCollins Publishers, 1980.
11. 11. Ишай А., Унгерлейдер Л.Г., Хэксби Дж.В., Распределенные нейронные системы для генерации зрительных образов, Нейрон. 28 (2000) 979–990. пмид:11163281
12. 12. Спиридон М., Канвишер Н., Как распределяется информация о зрительных категориях в затылочно-височной коре человека? Исследование фМРТ, Нейрон. 35 (2002) 1157–1165. пмид:12354404
13. 13. Д.Б. Вальтер, Б. Чай, Э. Кэддиган, Д.М. Бек, Л. Фей-Фей, Простых линейных рисунков достаточно для функционального МРТ-декодирования категорий природных сцен, Труды Национальной академии наук.108 (2011) 9661–9666. https://doi.org/10.1073/pnas.1015666108.
14. 14. О’Коннелл Т.П., Седерберг П.Б., Вальтер Д.Б., Репрезентативные различия между линейными рисунками и фотографиями природных сцен: диссоциация между многовоксельным анализом паттернов и подавлением повторения, Нейропсихология. 117 (2018) 513–519. пмид:29936121
15. 15. Сайим Б., Кавана П., Что линейные рисунки говорят о зрительном мозге, Frontiers in Human Neuroscience. 5 (2011) 118.пмид:22065509
16. 16. А. Бансал, А. Каудл, Д. Парих, А. Галлахер, Л. Зитник, Какие края имеют значение?, в: Труды Международной конференции IEEE по семинарам по компьютерному зрению, 2013: стр. 578–585.
17. 17. Ф. Коул, А. Головинский, А. Лимпехер, Х.С. Баррос, А. Финкельштейн, Т. Фанкхаузер и др., Где люди проводят линии?, в: ACM SIGGRAPH 2008 Papers, 2008: стр. 1–11.
18. 18. Ф. Коул, К. Саник, Д. ДеКарло, А. Финкельштейн, Т.Фанхаузер, С. Русинкевич и др., Насколько хорошо линейные рисунки изображают форму? , в: ACM SIGGRAPH 2009 Papers, 2009: стр. 1–9.
19. 19. Мецгер В., Спиллманн Л.Т., Лехар С.Т., Стромейер М.Т., Вертхаймер М.Т., Законы зрения, MIT Press, 2006.
20. 20. Торральбо А., Вальтер Д.Б., Чай Б., Кэддиган Э., Фей-Фей Л., Бек Д.М., Хорошие образцы категорий природных сцен выявляют более четкие закономерности, чем плохие образцы, но не более БОЛЬШУЮ активность, PLoS One. 8 (2013) e58594.пмид:23555588
21. 21. Брейнард Д.Х., Набор инструментов для психофизики, Пространственное видение. 10 (1997) 433–436. https://doi.org/10.1163/156856897×00357. пмид:9176952
22. 22. Т. Хуанг, Г. Ян, Г. Тан, Алгоритм быстрой двумерной медианной фильтрации, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing. 27 (1979) 13–18.
23. 23. Коендеринк Дж. Дж., Что окклюзионный контур говорит нам о твердой форме?, Восприятие. 13 (1984) 321–330.пмид:6514517
24. 24. Д. ДеКарло, А. Финкельштейн, С. Русинкевич, А. Сантелла, Предполагаемые контуры для передачи формы, в: ACM SIGGRAPH 2003 Papers, 2003: стр. 848–855.
25. 25. Ван З., Цю С., Фэн Н., Рашмайер Х., Макмиллан Л., Дорси Дж., Трассировка по сравнению с отрисовкой для оценки компьютерных рисунков, Транзакции ACM на графике (TOG). 40 (2021) Статья 52.
26. 26. Бергер И., Шамир А., Малер М., Картер Э., Ходжинс Дж., Стиль и абстракция в портретных зарисовках, ACM Transactions on Graphics (TOG).32 (2013) 1–12.
27. 27. Бидерман И., Распознавание по компонентам: теория понимания человеческого образа, Психологический обзор. 94 (1987) 115–147. пмид:3575582
28. 28. Чу Х., Вальтер Д.Б., Контурные соединения лежат в основе нейронных представлений категорий сцен в высокоуровневой зрительной коре головного мозга человека, NeuroImage. 135 (2016) 32–44. пмид:27118087
29. 29. Вальтер Д.Б., Шен Д., Неслучайные свойства лежат в основе категоризации человеком сложных природных сцен, Психологическая наука.(2014). пмид:24474725
30. 30. Санмигель Д., Искусство рисования: полный курс, 2-е издание, Стерлинг, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 2003 г.
31. 31. Бейнбридж В. А., Холл Э. Х., Бейкер С. И., Рисунки сцен реального мира во время свободного припоминания раскрывают в памяти подробную объектную и пространственную информацию, Nature Communications. 10 (2019) 1–13. пмид:30602773
32. 32. Пердро Ф., Кавана П., Навык рисования связан с эффективностью кодирования структуры объекта, Я-восприятие.5 (2014) 101–119. пмид:25469216
33. 33. Бейнбридж В. А., Паундер З., Эрдли А. Ф., Бейкер С. И., Количественная оценка афантазии с помощью рисования: те, у кого нет визуальных образов, демонстрируют дефицит объектной, но не пространственной памяти, Cortex. 135 (2021) 159–172. пмид:33383478
34. 34. Бхуния А.К., Дас А., Риаз Мухаммад У., Ян Ю., Хоспедалес Т.М., Сян Т. и др., Pixelor: конкурентный агент искусственного интеллекта. Так ты думаешь, что сможешь победить меня? // SIGGRAPH Asia, 2020.
35. 35.Дас А., Ян Ю., Хоспедалес Т., Сян Т., BézierSketch: генеративная модель для масштабируемых векторных эскизов, в: Springer, 2020: стр. 632–647.
36. 36. К. Гао, К. Лю, К. Сюй, Л. Ван, Дж. Лю, К. Цзоу, SketchyCOCO: создание изображений из набросков сцен от руки, в: Труды конференции IEEE / CVF по компьютерному зрению и распознаванию образов, 2020 г. : стр. 5174–5183.
37. 37. Герцманн А. Почему работают линейные рисунки? Гипотеза реализма, Восприятие.49 (2020) 439–451. пмид:32126897

Руководство для студентов-искусствоведов

Последнее обновление: 12 января 2018 г.

Когда мы впервые взяли ручку или карандаш и начали делать отметки на бумаге, мы начали с линии. Будь то самоучки, путем проб и ошибок или под руководством других, мы узнали, как линия определяет форму, создает структуру, делит кадр, прослеживает контур, создает тональные вариации (например, штриховка) и уводит взгляд от одной части. произведения к другому.Первоначально это был механизм нанесения контуров на бумагу — определение краев — мы начинаем аплодировать линиям за их собственные достоинства: отмечать их присутствие… будь то тихий щелчок угля на бумаге или полоска графита.

Эта статья содержит упражнения для студентов, изучающих искусство, которые хотят создавать рисунки с контурными линиями, рисунки с перекрестными контурами, слепые рисунки и другие типы штриховых рисунков. Это учебное пособие для старшеклассников, изучающих искусство, включает в себя занятия в классе, бесплатно загружаемый рабочий лист в формате PDF и вдохновляющие рисунки художников.

Слепой контурный рисунок

Определение : Слепой контурный рисунок содержит линии, которые рисуются, даже не глядя на лист бумаги. Это заставляет вас внимательно изучать сцену, наблюдая за каждой формой и краем глазами, пока ваша рука имитирует их на бумаге. Цель состоит не в том, чтобы создать реалистичное произведение искусства, а в том, чтобы укрепить связь между глазами, рукой и мозгом: напоминание о том, что при рисовании вы должны сначала научиться видеть.

Упражнения по рисованию вслепую : Рисование вслепую — отличный способ начать изучение изобразительного искусства в старшей школе.Рисование шатких линий, мало похожих на выбранный объект, расслабляет и избавляет от стресса. Часто классная комната взрывается смехом над неожиданными результатами. Слепое рисование растягивает руки и душу; облегчает вам наблюдательный рисунок без страха.

Рисование жестами / Рисование по времени / Рисование движением

Определение : Рисунок жестом выполняется быстро — часто за короткие промежутки времени, например, 20, 30, 60 или 90 секунд — с использованием быстрых выразительных линий. Рисунки жестами фиксируют основные формы и пропорции — эмоции и сущность предмета — не фокусируясь на деталях. Благодаря их быстрому завершению, они являются отличным способом записать движения и действия, а также повысить скорость рисования, уверенность и интуитивные навыки создания отметок.Рисунки жестами лучше всего выполнять гладкими, легко наносимыми средствами (например, массивными графитовыми карандашами, угольными палочками, пастелью, мягкими кистями, смоченными тушью), без использования ластика. Они часто заполняются на больших недорогих листах бумаги, где вы можете плавно двигать рукой, смело делать пометки и не беспокоиться об ошибках. Как и в случае с рисованием вслепую, рисование жестами — идеальная разминка.

Упражнения по рисованию жестами : Когда вы начинаете изучать свой предмет на начальном этапе школьной программы по искусству, может быть полезно сделать несколько рисунков жестами из первых рук.Лучшие из них могут быть выбраны для вашего окончательного портфолио (используя копировальный аппарат или цифровую камеру, чтобы уменьшить размер, если это необходимо). Небольшой натюрморт можно изобразить так же легко, как и большую движущуюся фигуру.

Жестовый рисунок Рембрандта Харменса ван Рейна:

Рисунок с изображением жестов Челси Стебар:

Непрерывное рисование линий

Определение : Непрерывный рисунок создается без отрыва чертежного инструмента от страницы. Это означает, что в дополнение к контурам и внутренним формам карандаш должен двигаться вперед и назад по поверхности бумаги, с линиями, дублирующими друг друга, так что рисунок представляет собой одну плавную, непрерывную линию.Чтобы избежать искушения стереть линии, может быть полезно завершить рисование непрерывными линиями чернильной ручкой, изменяя толщину линии по мере необходимости, чтобы указать перспективу и области света и тени. Подобно методам рисования, описанным выше, этот метод рисования развивает уверенность и скорость рисования, а также побуждает ваши глаза, руки и мозг работать вместе. Непрерывные линейные рисунки лучше всего работают при глубоком наблюдении за объектом без вмешательства вашего мыслящего ума. По данным Smithsonian Studio Arts:

…непрерывное рисование линий на самом деле является очень мощным способом создания произведения, которое одновременно является жестким и плавным, репрезентативным и абстрактным, рациональным и эмоциональным – все в одном.

Упражнения непрерывного рисования линий : Этот метод рисования отлично подходит для альбомов и рисунков с натуры. Это может быть отличным стартовым занятием, когда рисунки выполняются на большой недорогой бумаге, которую можно сканировать/редактировать/обрезать и использовать другими способами в ваших проектах.

Страница альбома для рисования A Level Art Люси Фэн из Херефордского колледжа шестого класса, Херефордшир, Великобритания:

Контурный рисунок

Определение: Контурный рисунок показывает очертания, формы и края сцены, но опускает мелкие детали, текстуру поверхности, цвет и тон («контур» по-французски означает «контур»). Согласно Википедии:

Целью контурного рисунка является выделение массы и объема предмета, а не деталей; основное внимание уделяется очерченной форме объекта, а не второстепенным деталям.

Иллюзия трехмерной формы, пространства и расстояния может быть передана в контурном рисунке за счет использования различной толщины линий (более темные линии на переднем плане / более светлые линии на расстоянии) и перспективы.

Упражнения по рисованию контуров : Использование одной линии устраняет проблему применения тона, цвета и среды; и вместо этого сосредотачивает внимание исключительно на форме и пропорции. После завершения разминки, такой как рисование вслепую и жестами, более медленные, более формальные контурные рисунки могут стать отличным способом начать более реалистичное представление вашего предмета. Периодически используемые в проектах контурные рисунки также могут быть полезны ученикам, которым нужно работать быстрее.

Контурный рисунок Ultima Thule :

Чертеж поперечного контура

Определение : Чертеж с перекрестным контуром содержит параллельные линии, которые проходят по поверхности объекта (или исходят из центральной точки), например, на топографической карте или цифровом каркасе.Линии могут проходить под любым подходящим углом (иногда под несколькими углами) и могут продолжаться через объекты и на задний план. Чертежи с перекрестными контурами обычно следуют правилам перспективы: линии сближаются на расстоянии и дальше друг от друга на переднем плане. В этом типе рисунка иллюзия трехмерного объема создается исключительно линией.

Упражнения по рисованию перекрестных контуров : Это отличный способ познакомиться с объемами и трехмерными формами в вашем проекте, создавая аналитические чертежи перекрестных контуров, которые подходят для альбомов для рисования или первых подготовительных листов.

Перекрестный рисунок раковины Мэтта Лушера:

Рисунки с перекрестными контурами от руки (слева направо) Мэтью Янга, Райана Акса и Леа Даллаглио во время учебы в Государственном университете Сан-Хосе, факультет искусства и истории искусств:

Перекрестные контурные рисунки Даниэля Сервина (слева) и Альфреда Манзано, выполненные во время учебы в AP Studio Art в средней школе Маунт-Иден в Хейворде, Калифорния, США:

Упражнение по рисованию контуров каркаса, выполненное учащимся 9-го класса Сонмином Ли из колледжа ACG Parnell, Окленд, Новая Зеландия:

Планарный расчетный чертеж

Определение : Планарный расчетный чертеж упрощает сложные изогнутые поверхности до плоских плоскостей с помощью прямых линий. Этот процесс помогает учащимся думать о базовой структуре объектов и приводит к аналитическому рисунку, который выглядит довольно механически.

Planar Analysis Drawing Упражнение : Это может быть отличным вводным упражнением по рисованию, особенно если вы движетесь к кубизму или абстрагируете сцены в геометрическую форму.

Портрет плоскостного анализа, выполненный учеником Кэт Нормойл:

Чертежи скульптур из проволоки

Определение : Проволоку можно разрезать и согнуть в формы с помощью плоскогубцев для создания трехмерных «рисунков», что часто приводит к работе, наполненной плавными изогнутыми линиями.Эти проволочные скульптуры можно прикреплять к двумерной раме или плоской поверхности, подвешивать в воздухе или оставлять отдельно стоящими, меняя внешний вид по мере того, как зритель перемещается по комнате. Из-за своей гибкости проволочные скульптуры часто слегка качаются на ветру, добавляя в работу дополнительный интерактивный элемент.

Упражнение по рисованию линий скульптуры из проволоки : это отличное занятие для учащихся средних и старших классов, если оно относится конкретно к вашему проекту (и не влияет на требования к почтовым расходам, для тех, кому нужно отправить работу для оценки ).Небольшие эксперименты с проволокой с использованием легкой проволоки также можно прикрепить к страницам альбома для рисования.

Скульптуры из проволоки, выполненные учениками Эми Боннер Оливери из школы Allendale Columbia School, Рочестер, Нью-Йорк, США:

Штриховка, перекрестная штриховка и другие методы линий

Помимо представления контуров, линии также можно использовать для добавления тона (света и тени) к рисунку. Это можно сделать, изменив:

• Пробел между линиями
• Светлота/темнота линии
• Толщина линии

Для создания тона можно использовать множество техник линий, как показано на листе ниже. Общие методы включают в себя:

• Маленькие черточки
• Штриховка (длинные параллельные линии под углом)
• Штриховка (параллельные линии под прямым углом)
• Пунктир (точки)
• Каракули
• Малые кресты
• Малые круги

Угол, под которым применяются эти методы, может оставаться постоянным на чертеже или изменяться в зависимости от угла и направления форм.Например, перекрестная штриховка может обтекать поверхность объекта в том же направлении, что и поперечные контурные линии. Эти приемы также являются отличным способом создать иллюзию текстуры (см. нашу статью о наблюдательных рисунках).

Рабочий лист Line Techniques: рабочий лист, представленный ниже, был предоставлен Справочником по рисованию учащихся только для использования в классе и может быть бесплатно выдан учащимся (зачислено на studentartguide.com), а также опубликован через кнопки социальных сетей в нижней части эта страница.Его нельзя публиковать в Интернете, делиться или распространять каким-либо другим образом в соответствии с нашими условиями. Полноразмерный рабочий лист для печати доступен по ссылке в формате PDF ниже. Этот рабочий лист подходит для учащихся средней школы или старшеклассников, которые не имели опыта работы с линиями.

Нажмите здесь, чтобы открыть рабочий лист в полном размере в формате PDF для печати .

Рисунок натюрморта индийскими тушью Кираны Интрарун, выполненный в 10-м классе колледжа ACG Strathallan, Окленд, Новая Зеландия:  

Страница альбома для рисования A * GCSE Art от Саманты Ли :

Художественное произведение Ханны Армстронг для выпускных экзаменов в школе:  

Штриховые рисунки художника

Вот коллекция рисунков известных и малоизвестных художников, призванная вдохновить учащихся старших классов и учителей искусств. Этот раздел постоянно обновляется. Наслаждаться!

Пабло Пикассо:

Энди Уорхол:

Дэвид Хокни:

Винсент Ван Гог:

Леонардо да Винчи:

Аарон Эрли:

Питер Рут:

Маурицио Анзери

Торвинг:

Каролина Каммингс:

Дэниел Мазерс

Роз Маккуиллан:

Ван Цзы-Тин:

Нина Смарт:

Энди Мерсер:

Витальная фотография:

Дуг Белл

Мэтью Данн:

Род Макларен:

Андреас Фишер:

Николай Велтык:

Обморок:

Лилиана Портер:

Хун Чун Чжан:

Брюс Поллок:

Давид Эскенази

Мэтт Нибур:

Альбрехт Дюрер:

Иль Ли:

Виктория Хейвен:

Карн Гриффитс:

Уильям Анастази:

Чарльз Эйвери

Вам понравилась эта статья? Возможно, вы захотите прочитать «11 советов по созданию превосходного наблюдательного рисунка».

Амирия в течение семи лет работала учителем искусства и дизайна и координатором учебной программы, отвечая за разработку курса и оценку работы учащихся в двух успешных школах Окленда. Она имеет степень бакалавра архитектурных исследований, степень бакалавра архитектуры (с отличием первой степени) и диплом о высшем педагогическом образовании. Амирия является аккредитованным CIE оценщиком курсовых работ по искусству и дизайну.

Чертеж и экономия линий

Что, если бы вам пришлось платить за каждую нарисованную линию? Узнайте, как использовать «линии пенни» и «линии доллара», чтобы придать каждой отметке иерархию важности в следующем рисовании фигуры.

ТЕРРИ МИУРА

Концепция экономии линий знакома каждому, кто изучал рисование фигур.По сути, это означает, что мы должны стремиться рисовать эффективно, используя меньше линий, чтобы сказать то, что нам нужно сказать, а не множество ненужных линий, лишенных чувства намерения.

В моем собственном рисунке я стараюсь быть максимально эффективным, упаковывая много информации и намерений в каждую строку, и призываю своих учеников делать то же самое. В конце концов, какой смысл рисовать пять линий для обозначения мышцы, если я могу сделать это одной? Это похоже на словесное общение; если вы можете сделать четкое заявление, используя меньшее количество хорошо подобранных слов, это предпочтительнее, чем бессвязное бормотание, чтобы донести одну и ту же мысль.

Пытаясь демистифицировать процесс и добиться экономии линий, я определил различные функции, которые должны выполнять линии, и разделил их на две категории.

Расширяя экономическую концепцию, я назвал эти категории Пенни Строки и Доллар Строки . Пенни-лайны называются так потому, что это дешевые одноразовые лески. Вы можете думать о них как о черновых линиях. Нарисованные очень легко и свободно, они в основном используются в начале рисунка фигуры для построения.

«Что в этом такого? В любом случае, вначале я использую светлые линии», — спросите вы. Важно, чтобы ограничивал функции построением, а не описанием конкретных анатомических данных. Четкое определение этих функций позволяет нам точно знать назначение линии. Затем мы можем выполнять каждую линию с намерением, а не бездумно повторять движение в надежде, что появится тело.

Пенни-линии выполняют следующие функции:
• Начальные линии жеста или линии «действия»
• Обобщение простых, общих, крупных фигур (без специфических анатомических особенностей)
• Топографическая центральная линия
• Линии пересечения контуров
• Линии которые указывают предполагаемое размещение частей тела
• Выравнивание и углы

Линии доллара, напротив, темнее и нарисованы с максимальным вниманием.Это финишные линии, определяющие анатомию, внешний контур и другую специфическую информацию. По доллару за ход они значительно дороже, чем Penny Lines. Очевидно, поскольку мы стараемся не тратить время на эти линии, нам нужна определенная точность. Таким образом, Линии Пенни должны сначала установить общее расположение частей тела и то, как они сочетаются друг с другом, а Линии Доллара затем используются для определения специфики.

Функции долларовых линий:
• Внешний контур (контур)
• Выдающаяся анатомическая информация, такая как мышцы и сухожилия, суставы и другие костные части

Все, что мы рисуем линией доллара, мы обязуемся.Мы записываем это так, как мы это имеем в виду. Если мы можем назвать часть тела (дельтовидная, ахиллова, большой палец и т. д.), мы используем линию доллара и делаем это как можно меньшим количеством линий, потому что линии доллара недешевы!

Penny Lines дешевы, но правило состоит в том, что вы не можете использовать их для определения конкретных, именуемых частей тела.

Давайте рассмотрим функции немного глубже.

Начальные линии жестов на рисунке фигуры

Начальные линии жестов определяют очень общее, общее действие позы.Вы можете думать о них как о описании потока движения. Обычно они очень простые и плавные. Линия может описывать действия всей фигуры или только ее части, например туловища, руки или ноги. Помните, что этими линиями мы не обозначаем определенные мышцы или сухожилия. Мы также не определяем контур фигуры.

Часто учащийся пытается проследить линию позвоночника или определить местонахождение самой сердцевины массы тела. Но это упускает суть; мы определяем действие позы, а не пытаемся найти линию в определенном месте.

Я всегда думаю об аналогии с дирижером оркестра. Если бы вы смотрели на него без звука, вы могли бы ощутить движение музыки, вообще не слыша мелодии. С нашими первоначальными линиями жестов мы пытаемся уловить это ощущение движения, не определяя ничего, связанного с конкретной анатомией.

Простое формование

Часто большие части тела, такие как туловище и ноги, сначала накладываются в очень упрощенной общей форме.

Может быть полезно подумать как скульптор: эти простые массы представляют собой комки глины, прежде чем вы начнете вырезать определенные части. Как и в случае со скульптурой, вы можете представить, что эти куски глины прикреплены к проволочному каркасу, который не случайно является первоначальными линиями жеста, которые мы уже установили.

Иногда туловище легче представить в виде огурца. В других случаях он представляется состоящим из двух отдельных кусков глины, соединенных на талии. Если туловище укорочено, вы должны определить, верхняя или нижняя выпуклость ближе к зрителю, и убедиться, что ближняя часть перекрывает дальнюю.

Топографическая центральная линия

Комок глины, представляющий торс, который предстоит определить, должен визуализироваться как объем, существующий в трехмерном пространстве, а не просто как плоский силуэт.Мы можем сделать это, нарисовав центральную линию.

Центральная линия — это не то же самое, что исходная линия жеста, и она не проходит через ядро ​​массы туловища. Центральная линия, как я ее определяю, это линия, которая проходит по центру передней или задней части туловища на поверхности . На спине это позвоночник. Спереди его физически нет, но его легко визуализировать.

Эта линия важна, потому что она дает нам топографическую информацию; подъем и опускание поверхности по мере того, как линия проходит (спереди) по грудной клетке, вниз к пупку, по животу и, наконец, к промежности.

Он также показывает нам ориентацию туловища — в какую сторону он смотрит — и, тщательно модулируя расстояние от внешних краев туловища по мере его движения вниз, мы можем эффективно показать поворот туловища, если он искривлен.

Поперечные линии

Пересекающиеся контурные линии — это линии, которые проходят поперек формы и вокруг нее, определяя объем части тела.

Многие части тела можно описать как цилиндры, и поперечные контуры подобны ремням на этих цилиндрах. Они проходят перпендикулярно оси цилиндра. По сути, это эллипсы или круги в перспективе, поэтому глубина или неглубокость этих дуг зависят от того, насколько укорочен цилиндр. Чем больше ракурс ноги, тем глубже дуга линии поперечного контура.

Я считаю очень полезным визуализировать предметы одежды на данной части тела, чтобы определить, как может выглядеть поперечный контур: подол велосипедных шорт на бедре, верх спортивного носка на икре, рукав -подгонка футболки через плечо и т.д.

Ориентиры

Это предполагаемое расположение ключевых частей тела, таких как локти, колени, пупок, ступни. Они также могут быть вершинами кривых или отчетливыми углами, где сходятся две формы.

С помощью Penny Lines мы просто указываем, где они находятся, но не рисуем их конкретные формы и не описываем их анатомически. На этом этапе колени и локти могут быть просто слегка нарисованными кругами, которые будут использоваться в качестве направляющих для более тщательного рисования финишных линий — линий доллара.

Предполагаемое размещение может быть выполнено путем измерения длины с помощью карандаша или на глаз. Это зависит от позы и от того, сколько времени у нас есть на данную позу. Очевидно, что на одноминутном быстром жесте у нас нет времени измерять каждую маленькую позицию.

Выравнивание и углы

Еще один очень полезный метод точного размещения частей тела — использование выравниваний и углов.Соотнося одну часть тела с другой, уже установленной частью, мы можем построить на бумаге убедительные пространственные отношения.

Точные углы легко определить; просто держите карандаш на расстоянии вытянутой руки, выровняйте его с рассматриваемой частью тела модели, поверните руку к рисунку фигуры и вуаля! у вас есть точный угол. На самом деле нет оправдания тому, что углы прямых линий не определены достаточно точно.

Выравнивания — это, по сути, прямые линии между двумя ориентирами, поэтому они также являются простыми и эффективными инструментами, помогающими убедительно размещать части тела.

Тело в основном представляет собой симметричный механизм, поэтому вы можете найти соответствующие точки для выравнивания — плечи, грудь, колени, пальцы ног и т. д.

Поиск выравнивания не обязательно должен быть между двумя совпадающими парами симметрии. Это могут быть любые две точки. Это особенно полезно при проверке вертикального выравнивания между двумя точками.

Если вы сделаете все основные выравнивания правильно, вам не придется беспокоиться о пропорциях.

Все описанные выше функции относятся к Penny Line. Это все часть конструкции, и пока не описана какая-либо конкретная анатомическая часть. Но теперь у нас должно быть достаточно информации, чтобы закончить рисунок фигуры с помощью линий доллара. Они будут использоваться для описания внешнего контура тела, что означает описание формы мышц, сухожилий, костных частей и других специфических особенностей.

Если вы правильно придерживались функций Пенни-линий и не отклонялись, у вас не должно быть какого-то определенного контура, который вы можете проследить на этом этапе. Это означает, что вы используете конструкционные элементы Penny Line только в качестве направляющих. Поэтому, когда дело доходит до рисования конкретных анатомических элементов темными, полностью определенными, выразительными и, надеюсь, красивыми линиями, может показаться, что вы летите без сетки. Почти. И я считаю, что это заставляет вас быть более сосредоточенными и более преднамеренными с нашими долларовыми линиями.

И мы делаем это за минимально возможное количество ходов, потому что, как я упоминал ранее, долларовые линии стоят дорого, и мы не хотим тратить их впустую. Такой образ мышления заставляет нас концентрироваться на каждой строчке. Представьте, если бы вам действительно приходилось платить за каждую нарисованную линию?! Вы бы не были так неосторожны, не так ли?

Если бы вы были в моем классе, вы могли бы услышать, как я говорю что-то вроде: «Что я могу получить за этот доллар?» или «Учитывайте каждый доллар!» или «Ты просто пытался получить дельтовидную мышцу за копейки?» Аналогии становятся довольно яркими и красочными.И часто с юмором, что помогает школьникам запомнить уроки.

Если вы ошибетесь? Просто проигнорируйте эту линию и нарисуйте лучшую. Вы можете сделать более одной линии, если вам нужно, но каждый раз она должна быть нарисована так, как будто это последняя попытка; твой последний доллар.

Большую часть времени эти рисунки жестами являются просто этюдами, очень похожими на то, как музыкант репетирует гаммы. Мы не ищем шедевров, так что расслабьтесь и постарайтесь не слишком привязываться к какому-то одному рисунку или какой-то части рисунка.Это просто парализует вас и отнимет всю жизнь (и удовольствие) от рисования фигуры.

Тем не менее, если у нас есть время улучшить рисунок фигуры, мы должны это сделать. Вот несколько советов:

Подумайте о доминирующей фокусной области и подчеркните ее.Не доводите каждую часть до одинакового уровня акцента или завершения. Наличие иерархии важности делает рисунок более впечатляющим.

Вы можете варьировать силу своих долларовых линий, чтобы достичь этой иерархии важности и найти больше выражения в своей работе с линиями. Вместо того, чтобы все финишные линии были в долларах, некоторые могут быть в семьдесят пять центов, а некоторые могут быть в доллар с четвертью. Где на рисунке вы бы поставили этот восклицательный знак? Где бы вы сыграли фортиссимо? И где бы ты тихонько прошептала?

Часто (но не всегда) области суставов более выражены, чем мышечные образования между ними.Попробуйте изменить толщину линии и посмотрите, насколько по-другому выглядит ваш рисунок.

В конце концов, то, что мы хотим сообщить, — это намерение.

Каждая строка должна выглядеть преднамеренно.
Каждый акцент должен выглядеть преднамеренно.
Каждая тонкая линия должна выглядеть намеренно тонкой.

Сделайте так, чтобы каждая строка выглядела так, как будто вы ее имели в виду, и даже ваши ошибки будут выглядеть преднамеренно и убедительно!

О ХУДОЖНИКЕ

Терри Миура окончил Художественный колледж дизайна в 1990 году.Он оплачивал свои взносы в Нью-Йорке, работая внештатным иллюстратором для таких клиентов, как Time, Newsweek, Rolling Stone и Sports Illustrated . Он вернулся в Калифорнию в 1996 году и начал 10-летний переход к тому, чтобы стать художником на полную ставку.

Его вызывающие воспоминания и атмосферные пейзажи, городские пейзажи и фигуративные работы широко собраны, в том числе в постоянных коллекциях Калифорнийского музея изящных искусств, Художественного музея Крокера и Смитсоновского института.

Свяжитесь с Терри Миурой:
Веб-сайт | Инстаграм

Похожая статья > Рисование фигуры: головы, руки и ноги Джульетты Аристидес

Спонсором этой статьи является Realism Live: