Pesquisadores criam técnica que deixa cabelos em jogos mais reais que nunca

Cabelos sempre foram um dos maiores desafios da computação gráfica. Nos jogos, eles exigem milhares de fios em movimento, simulando física, luz e textura com realismo e isso costuma custar caro em desempenho. Agora, um novo estudo apresentado no SIGGRAPH 2024 promete mudar completamente essa equação.

Pesquisadores da Universidade de Utah e da Cyber Radiance criaram um método capaz de gerar cabelos complexos em apenas 2 milissegundos por quadro, transformando o que antes era um gargalo em um novo padrão de eficiência visual.

A nova era da renderização capilar

Nos sistemas tradicionais, cada personagem precisa de centenas de milhares de fios individuais, e cada fio contém dezenas de pontos de controle. Isso torna o cabelo uma das partes mais pesadas de qualquer modelo 3D.

O método desenvolvido por Gaurav Bhokare, Eisen Montalvo, Elie Diaz e Cem Yuksel propõe outra abordagem: usar uma estrutura chamada hair mesh: uma malha tridimensional que representa o volume e o fluxo geral do cabelo.

Divulgação/Cem Yuksel

Ou seja, em vez de armazenar e animar cada fio, o GPU gera todos eles do zero, em tempo real, com base nessa malha e em um conjunto de parâmetros de estilo. O resultado é visualmente idêntico a um cabelo completo, mas com uso de memória até mil vezes menor e desempenho dez vezes mais rápido que métodos convencionais.

Os pesquisadores também publicaram uma demo interativa em WebGL, que permite visualizar a tecnologia diretamente no navegador, sem precisar instalar nada. Nela, é possível ajustar parâmetros de estilo, densidade e comprimento dos fios, vendo em tempo real como o cabelo reage à física e à iluminação.

Reprodução/Cem Yuksel

A demonstração roda de forma fluida até mesmo em dispositivos móveis, mostrando o quão leve e eficiente é o novo método de renderização.

👉 Experimente a demo oficial aqui: WebGL Hair Mesh Demo de Cem Yuksel

Desempenho surpreendente nas GPUs modernas

Em um dos testes apresentados, uma cena com 100 personagens, cada um com 100 mil fios de cabelo, foi renderizada em apenas 2 ms por quadro em uma NVIDIA RTX 4090, com antisserrilhado 8× MSAA.

O conjunto inteiro de modelos de cabelo ocupou 1,7 MB, o equivalente a um único arquivo de música em qualidade média.

Para comparação, técnicas de interpolação como o Linear Hair Skinning (LHS) demandam 18 ms para produzir o mesmo resultado e utilizam cerca de 340 MB de dados.

Fonte: Adrenaline