Der Algorithmus macht dem Quilten die Grunzarbeit

Eine Person näht eine Steppdecke aus vielen verschiedenen Stoffstücken

Ein neuer Algorithmus automatisiert den notorisch komplizierten – und oft frustrierenden – Prozess, die Reihenfolge der Schritte in fortgeschrittenen Quiltmustern herauszufinden.

Dadurch können sich Quilter stattdessen auf Design und Kreativität konzentrieren.

Mackenzie Leake, Informatikstudentin an der Stanford University, quiltet seit ihrem 10. Lebensjahr, aber sie hätte nie gedacht, dass das Handwerk im Mittelpunkt ihrer Doktorarbeit stehen würde. In dieser Arbeit enthalten ist eine neue Prototyp-Software, die die Mustererstellung für eine Form des Quiltens namens Foundation Paper Piecing erleichtern kann, bei der ein Träger aus Grundpapier verwendet wird, um ein gestepptes Design zu legen und zu nähen.

Entwickeln eines Quiltmusters aus Papierstücken, das ähnlich aussieht wie a Malen nach Zahlen Umriss – ist oft nicht intuitiv. Es gibt nur wenige formale Richtlinien für die Musterbildung und die existierenden reichen nicht aus, um ein erfolgreiches Ergebnis zu gewährleisten.

„Quilten hat diese reiche Tradition und die Leute machen diese sehr persönlichen, geschätzten Erbstücke, aber das Quilten von Papierstücken erfordert oft, dass die Leute nach Mustern arbeiten, die andere Leute entworfen haben“, sagt Leake, ein Mitglied des Labors von Maneesh Agrawala, Professor für Informatik und Direktor des Brown Institute for Media Innovation in Stanford.

„Also wollten wir ein digitales Tool entwickeln, mit dem die Leute die gewünschten Muster entwerfen können, ohne sich über Geometrie, Reihenfolge und Einschränkungen Gedanken machen zu müssen.“

Ein Steppmuster mit mehreren grünen Dreiecken in verschiedenen quadratischen Feldern Jeder der Blöcke in diesem Quilt wurde mit einem algorithmusbasierten Werkzeug entworfen, das von Stanford-Forschern entwickelt wurde. (Bildnachweis: Mackenzie Leake)

Respekt vor dem Handwerk

Bei der Beschreibung der Faszination von Steppdecken aus Papier zitiert Leake die moderne Ästhetik und das hohe Maß an Kontrolle und Präzision. Die Nähte des Quilts werden durch das Papiermuster genäht und im weiteren Verlauf des Nähvorgangs werden die einzelnen Stoffstücke umgedreht, um das endgültige Design zu bilden. All diese „Näh- und Wende“-Aktion bedeutet, dass das Muster in einer sorgfältigen Reihenfolge hergestellt werden muss.

Schlecht ausgeführte Muster können zu losen Teilen, Löchern, falsch platzierten Nähten und Designs führen, die einfach nicht fertigzustellen sind. Wenn Quilterinnen ihre eigenen Papierzusammensetzdesigns erstellen, kann das Ermitteln der Reihenfolge der Nähte viel Zeit in Anspruch nehmen – und dennoch zu unbefriedigenden Ergebnissen führen.

„Die größte Herausforderung, der wir uns stellen, besteht darin, dass sich die Leute auf die kreativ Teil und entlasten die mentale Energie, um herauszufinden, ob sie diese Technik anwenden können oder nicht“, sagt Leake, der Hauptautor des Artikels. „Es ist mir wichtig, dass wir uns der Art und Weise, wie Menschen gerne kreieren, bewusst und respektvoll sind und diesen Prozess nicht überautomatisieren.“

Dies ist nicht der erste Ausflug von Leake in das computergestützte Quilten. Sie entwarf zuvor a Werkzeug für improvisatorisches Quilten, das sie im Mai auf der Mensch-Computer-Interaktionskonferenz CHI präsentierte.


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Quiltmuster

Die Entwicklung des Algorithmus, der das Herzstück dieser neuesten Quiltsoftware ist, erforderte eine umfangreiche theoretische Grundlage. Da nur noch wenige Richtlinien vorhanden waren, mussten die Forscher zunächst ein formaleres Verständnis dafür gewinnen, was ein Quiltpapier stückig macht, und dies dann mathematisch darstellen.

Schließlich fanden sie in einer bestimmten Graphenstruktur, einem sogenannten Hypergraphen, das, was sie brauchten. Während sogenannte „einfache“ Graphen Datenpunkte nur durch Linien verbinden können, kann ein Hypergraph überlappende Beziehungen zwischen vielen Datenpunkten aufnehmen. (Ein Venn-Diagramm ist eine Art Hypergraph.) Die Forscher fanden heraus, dass a Anleitungen ist auf Papier stückfähig, wenn es durch einen Hypergraph dargestellt werden kann, dessen Kanten einzeln in einer bestimmten Reihenfolge entfernt werden können – was der Art und Weise entsprechen würde, wie die Nähte im Muster genäht werden.

Die Prototyp-Software ermöglicht es Benutzern, ein Design zu skizzieren, und der zugrunde liegende hypergraphbasierte Algorithmus bestimmt, welche Papierfundamentmuster dies möglich machen könnten – wenn überhaupt. Viele Designs führen zu mehreren Musteroptionen und Benutzer können ihre Skizze anpassen, bis sie ein Muster erhalten, das ihnen gefällt. Die Forscher hoffen, diesen Sommer eine Version ihrer Software öffentlich zugänglich zu machen.

„Als ich anfing, hatte ich nicht damit gerechnet, meine Informatik-Dissertation über Quilten zu schreiben“, sagt Leake. „Aber ich fand diesen wirklich reichen Raum an Problemen mit Design, Berechnung und traditionellem Handwerk, also gab es viele verschiedene Stücke, die wir in diesem Raum herausziehen und untersuchen konnten.“

Die Forscher stellen ihre Krepppapier auf der Computergrafikkonferenz SIGGRAPH 2021 im August. Weitere Koautoren stammen von der University of California, Berkeley und der Cornell University.

Quelle: Stanford University

 

Über den Autor

Taylor Kubota-Stanford

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Zukunft

 

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