В университете штата Огайо изучают сложную структуру взаимодействия

По материалам Esri

GIS to Understand Dance

Географы использовали ArcGIS для изучения пространственного положения танцоров. Для построения полей плотности по каждому танцору использовался модуль ArcGISSpatialAnalyst, а для демонстрации результатов анализа в виде рельефного ландшафта – модуль ArcGIS 3DAnalyst.

Когда хореограф Уильям Форсайт пригласил ученых из разных научных областей изучать танец и хореографию с точки зрения своих дисциплин, было вовсе не столь очевидно, что география и пространственный анализ смогут принести нечто новое в понимание этих направлений искусства. Одной из целей было сделать танец более доступным, чтобы любой человек в считанные секунды мог понять его особенности, а также для исследования возможностей помещения танца в центр междисциплинарного исследования и диалога.

Танцевальная труппа включала 17 танцоров, а записано было примерно 16 минут этого впечатляющего действа. Поминутная детализированная запись с пространственной точностью до сантиметра и временным разрешением до 40 миллисекунд позволила создать набор данных, включающий около полумиллиона точек. (Видеокадр из представления OneFlatThing Уильяма Форсайта)

После изучения пространственно-временных данных, которые были получены путем определения траекторий перемещения каждого танцора с точностью до сантиметра и миллисекунды (мс), группа географов, владеющих навыками в области геоинформационных систем (ГИС), заметила появление знакомых и незнакомых для их комплексных исследований пространственных структур. Теперь их открытия и визуальные интерпретации, как и результаты, полученные другими исследователями Университета штата Огайо (OSU), представлены в новом веб-проекте по изучению синхронных объектов (Synchronous Objects for One Flat Thing, reproduced, см. synchronousobjects.osu.edu/content.html#/movementDensity), который был разработан Форсайтом в сотрудничестве с Департаментом танца и Современным компьютерным центром для искусств и дизайна штата Огайо. На этом сайте можно увидеть запись этого интересного представления (в том числе с аннотациями) и видео с кратким объяснением географических особенностей фиксации и анализа данной инсталляции, познакомиться с другими видеороликами и исследованиями.

Смелые, неординарные работы Форсайта преобразили подходы к исследованию классического балета и его адаптации к современной эпохе, он считается величайшим инноватором в этой сфере со времен Джорджа Баланчина. После основания Forsythe Company, базирующейся в Германии, он продолжает активно применять и развивать свои междисциплинарные идеи, исследуя новые формы и способы представления своих пионерных работ. Поставленные им инсталляции создают прогрессивное дополнение к его обширному творческому наследию: инсталляции для галерей и публичных мест, видео, цифровая среда и другие публикации. Проект Synchronous Objects является частью его замысла провести преобразование принципов хореографии из одного представления – постановки на сцене – к совокупности других возможностей, включая цифровую информацию, анимацию и инсталляции для разных условий и сред.

Точечные данные о положении одного из танцоров, очертания столов на танцевальном полу и поверхность плотности перемещений, созданная в модуле Spatial Analyst на основе полученных данных.

Полный набор точечных данных представлен наряду с очертаниями столов на танцевальном полу. Каждому танцору соответствует свой цвет линии, а дискретность измерений составляет 40 мс.

Исследователям Университета Огайо хотелось изучить в танце структуры, которые не были непосредственно видны зрителям и, вероятно, не были известны даже самим танцорам и хореографам. Начав с групповой постановки ансамбля Форсайта One Flat Thing, reproduced в качестве объекта исследования, группы сотрудников университета с факультетов и школ Вычислительных наук, Танца, Дизайна, Философии, Географии, Статистики и Архитектуры стали искать подходы к пониманию сложных структур взаимодействия в танце посредством использования ряда творческих инструментов, выразительных анимаций и информативной графики. В этих междисциплинарных исследованиях группа географов применяла программное обеспечение ArcGIS (благодаря имеющейся университетской лицензии от Esri) для обобщения и изучения пространственно-временного распределения танцоров в процессе танца. Пространственно-временные данные включали в себя трехмерные точечные данные о местонахождении каждого танцора в конкретный момент времени. Весь танец включал 17 танцоров, а записано было примерно 16 минут представления. Поминутная детализированная запись с точностью до сантиметра и временным разрешением до 40 мс позволила получить набор данных, включающий примерно полмиллиона точек.

По фиксированным положениям танцоров удалось построить траектории их перемещений. Для изучения возможных пространственных рисунков танца и их типичных примеров исследователи использовали мощный инструментарий модуля ArcGIS Spatial Analyst и построили поля (поверхности) плотности распределения для каждого танцора. Эти поверхности строились методом наложения набора растровых данных о расположении танцоров на пространство сцены, по сути разделяя ее на небольшие участки (ячейки), представленные пикселями, и считая количество точек внутри каждого пиксела или на конкретном расстоянии от каждого пиксела. Для представления числа точек в каждой зоне была добавлена упорядоченная (градуированная) цветовая шкала, причем вариации цветов на сцене указывали исследователям на то, когда и куда двигались танцоры.

Построение серии полей плотности с интервалом в 10 секунд позволило создать анимацию, демонстрирующую развитие танца во времени, при этом выявлялись характерные ситуации и примеры протекания процесса, выделялись области («горячие места»), чаще чем другие занимаемые танцующими. В середине танцевального представления эти «горячие точки» проявились в виде ярких, красно-коричневых зон, в то время как области малой активности они отображались оттенками зеленого. При анализе полей плотности стало очевидным, что максимум активности наблюдался в центральной части сцены, но исследователи смогли также увидеть, что столы, бывшие частью реквизита на сцене, воздействовали на рисунок танца в виде структурирующего элемента. Так, например, многие «горячие точки» располагались позади столов.

Топографическое представление полей плотности, объединяющее функциональную активность всех 17 танцоров (верхний слой), и индивидуальные трехмерные поля плотности для каждого танцора (нижележащие слои различных цветов).

Страница сайта проекта изучения и отображения синхронных объектов.

Для дальнейшего обогащения визуальной составляющей экспериментов исследователи использовали функции модуля ArcGIS 3D Analyst для представления поверхностей суммарной плотности в виде рельефного изображения, в котором числу точек в разных ячейках поля сцены ставилось в соответствие значение параметра высоты. В итоге был получен ландшафт пространства танца с горами, пиками и долинами. В данном представлении, иногда называемом статистической поверхностью, «горячие точки» представлены вершинами гор или хребтами, а глубокие долины и равнины показывают участки, в которых активность танцоров была низкой или вообще отсутствовала.

С помощью такой методики были построены и визуализированы отдельные поверхности для каждого танцора, что позволило определить характерные отличия в их танцевальных схемах поведения на сцене. Это помогло выявить типичные схемы, в которых перемещения некоторых танцоров охватывали весь танцевальный пол, в то время как центры притяжения перемещения других танцоров были преимущественно приурочены к нескольким конкретным зонам.

Большинство таких анимаций было создано непосредственно в ArcGIS 3D Analyst, и они были экспортированы на сайт в Интернете в виде видеороликов. Веб-сайт и связанный с ним блог также будут использоваться для непрерывного развития области общения и обсуждения новых открытий, мыслей и способов применения этих объектов в качестве инструментов для общения, исследований и преподавания.

За дополнительной информацией Вы можете обратиться к Оле Алквисту (Ola Ahlqvist), доценту Географического факультета Университета Огайо (e-mail: ahlqvist.1@osu.edu), или к Йовану Бану (Hyowon Ban), аспиранту этого факультета (e-mail: ban.11@osu.edu).