A Siggraph 2009 só vai acontecer no segundo semestre, mas alguns dos trabalhos científicos que devem ser apresentados na conferência já estão sendo divulgados na internet. Um desses trabalhos mostra o quanto já estamos nos aproximando de ambientes que utilizam a totalidade dos recursos das GPUs, para prover ambientes com iluminação global em jogos e animações interativas. O trabalho científico intitulado “Hardware-Accelerated Global Illumination by Image Space Photon Mapping“, cujos autores são Morgan McGuire e David Luebke, mostra como é possível usar Photon Mapping em ambientes de jogos.

Caso você tenha interesse em conhecer mais sobre o estudo, o material pode ser consultado e o artigo científico produzido com a descrição do método está disponível para download no formato PDF. Esse é o tipo de referência perfeita para quem está planejando produzir algum trabalho científico, principalmente devido a descrição histórica e funcionamento dos algorítmos responsáveis pelo Photon Mapping. Além do PDF, também é possível conferir vários vídeos de demonstração.

O método apresentado pelos autores da pesquisa tenta acelerar o processo de cálculo e interação dos ambientes com a iluminação, e se chama Image Space Photon Mapping. Segundo a descrição realizada pelos autores no artigo, as fórmulas e técnicas desenvolvidas por eles tem como objetivo acelerar o Photon Mapping, mas de maneira mais eficiente ao que já se conhecia. Todas as técnicas conhecidas hoje, resultam em simulações de iluminação que não condizem com a realidade, e geram resultados inexatos. Com o método deles, o processo é feito de maneira fiel ao processo de iluminação gerando resultados muito próximos do ideal.

A parte de hardware e descrição da simulação é muito interessante, pois os mesmos conseguiram reproduzir nos ambientes estudados uma iluminação realista em resoluções de 1920×1080, com objetos em movimento e FPS comum a maioria dos jogos.

O uso desse tipo de tecnologia mostra uma tendência que sempre comento aqui no blog, que é o uso das GPUs para exibir e facilitar o trabalho de manipulação e visualização de objetos em softwares 3D. Hoje em dia já é possível aproveitar muitos desses recursos no Blender 3D com os shaders GLSL e no 3ds Max 2010, com as opções de aceleração de hardware. Mas, para poder aproveitar todos esses recursos é necessário investir em placas de vídeo com boa capacidade de processamento, e grande quantidade de memória.

Se você quiser aproveitar todos os recursos existentes hoje, assim como os que estão para ser disponibilizados como fruto dessas pesquisas e trabalhos científicos, é interessante investir em placas de vídeo poderosas.

Os renderizadores chamados de Unbiased são baseados em física real para computar as informações e interações da luz nos ambientes 3d, o que inevitavelmente resulta em imagens com elevado grau de realismo. A maneira com que esses renderizadores funcionam demanda grande quantidade de cálculos e processamento para que a imagem seja gerada. Alguns usuários iniciantes até estranham a maneira com que os renders funcionam. O processo é chamado de renderização por refinamento progressivo, em que a imagem é gerada com grande quantidade de borrões e um granulado no render. Com o passar do tempo, mais interações são realizadas com a iluminação e a imagem vai ficando mais limpa.

Em algumas situações é necessário um tempo incrivelmente longo para gerar imagens totalmente livres de granulação. Para solucionar esse tipo de problema, existem basicamente duas soluções que são a renderização em rede, para acelerar as interações ou partir para a pós-produção. Caso você não tenha uma rede de computadores a disposição para renderizar, vou mostrar um truque bem simples que ajuda um pouco na finalização das imagens.

Ontem publiquei um artigo que mostra a modelagem de uma cadeira Panton no SketchUp. Para testar o método de modelagem no Blender 3D, acabei reproduzindo o modelo usando a mesma seqüência de modelagem e renderizei com o LuxRender a imagem. Como não queira ficar esperando por muito tempo para que a imagem ficasse livre do granulado, deixei as interações se desenvolvendo por aproximadamente 2 horas em um computador da faculdade. Para finalizar a imagem, use o Pixelmator para remover um pouco do granulado. Essa é a imagem gerada pelo LuxRender:

Agora a técnica que pode ser reproduzida em qualquer editor de imagens, seja ele o GIMP ou Photoshop. O processo consiste na criação de duas camadas no software de edição, em que o processo de edição é todo realizado na camada superior.

Altere a transparência da camada superior para apenas 40% e aplique um filtro Gaussian Blur de aproximadamente 20%. Pronto! A imagem ficará com um leve efeito de Glow e o granulado será minimizado.

Como as opções de gerenciamento de camadas e o filtro Gaussian Blur são comuns em praticamente todos os softwares de edição, o procedimento pode ser aplicado na maioria dos editores de imagem. Não é uma solução definitiva, mas ajuda a minimizar o granulado de maneira bem rápida.

Esse é mais um exemplo de animação que desperta o interesse pela escala dos acontecimentos e também no ímpeto de destruição. Um artista que trabalhou no estúdio Blur, publicou um vídeo bem curto mostrando como foi produzida uma animação em que um planeta é destruído por uma explosão. O projeto resulta na explosão do planeta usando diversas ferramentas e também sistemas complexos de partículas. O vídeo mostra que uma única ferramenta não é capaz de realizar esse tipo de projeto, por mais poderoso que seja o 3ds Max a animação precisou de vários plugins para manipular partículas, fumaça e renderizadores como o Mental Ray e V-Ray.

O vídeo tem apenas dois minutos, mas é possível perceber as várias camadas de animação:

Planet Implosion Breakdown from Mark Theriault on Vimeo.

Como reproduzir esse tipo de efeito? Caso você queira se aventurar a fazer uma animação como essa no seu software 3d preferido, é importante reparar em alguns detalhes importantes desse exemplo:

• A configuração da câmera deve ser suficiente para reproduzir a sensação de escala do planeta
• As texturas aplicadas ao planeta devem possuir boa resolução para passar os detalhes na cena
• Caso o sistema de partículas não possua elementos para reproduzir fumaça com fogo, o efeito deve ser reproduzido na pós-produção

Se alguns desses detalhes não forem considerados, a cena vai aparentar a escala errada e a explosão será insuficiente. O grande desafio de animação para essa cena é o controle do sistema de partículas, que apresenta diversas camadas e fases. Todos os sistemas de partículas precisam interagir e se relacionar com eventos sincronizados para conseguir o efeito desejado.

Um dos grandes diferenciais desse exemplo produzido no 3ds Max é um plugin incrível chamado Krakatoa, que consegue reproduzir de maneira muito realista o funcionamento de explosões misturando partículas e volumetria. Muitas das produções que usam o 3ds Max para reproduzir esse tipo de efeito aproveitam as vantagens e produtividade do plugin.

Esse plugin pode realmente fazer maravilhas em termos de simulação de partículas. No vídeo abaixo é possível conferir os testes de animação com o Krakatoa.

A solução é destinada a empresas e projetos que possam arcar com os custos do plugin que são bem próximos de uma licença do 3ds Max. Para projetos de grande porte, vale muito a pena pela produtividade.

O que você acharia se descobrisse que o seu software poderoso de desenho técnico, apresenta um bug que impede a manipulação de arquivos com malhas muito complexas? Isso acontece com as melhores famílias, e nesse caso estamos falando de um dos softwares mais famosos e usados em termos de desenho técnico que é o AutoCAD 2010. Nas minhas pesquisas pela internet, sempre procurando por material e notícias sobre CAD, encontrei um relato muito curioso de um usuário do AutoCAD que encontrou um bug desconcertante no formato DWG que impede o armazenamento de certos objetos.

Uma parte do relato feito pelo autor é verídica e começa com a descrição da empreitada que a Autodesk realizou nos últimos anos, para deixar o formato de arquivo DWG cada vez mais complexo e evitar que iniciativas externas, pudessem criar filtros para interpretar e ler conteúdos desse formato. Nessa empreitada para tornar o formato DWG mais a Autodesk esqueceu dar atenção ao suporte as PolyFace Meshs com mais de 32.767 vértices.

Mas, quem em sã consciência vai usar um modelo 3d com uma face apresentando essa quantidade de faces? Bem, segundo o autor da reclamação original e também pela minha própria experiência, esse tipo de modelo com tantas faces não é tão difícil encontrar quando o assunto é desenho 3d de topografia ou objetos com topologia em altíssima resolução. Caso você tente criar um modelo 3d com essas características, o AutoCAD 2010 não consegue gravar as informações no arquivo DWG.

Assim que você abrir o arquivo, o resultado será uma representação do objeto 3d, mas com uma informação de vértices totalmente errada e até mesmo o desaparecimento do objeto.

O bug já foi informado às equipes de desenvolvimento e suporte da Autodesk, mas segundo o autor o comunicado foi feito já faz mais de 2 anos e até agora o problema persiste. Esse é o tipo de situação que mostra o lado negativo dos softwares proprietários, em que as empresas dedicam tempo e investimento para fazer as correções apenas quando uma grande quantidade de reclamações sobre o problema é recebida. Pode ser também que a correção do problema bagunce completamente o sistema de informações do formato DWG, o que inviabiliza economicamente a correção.

No que se refere a modelagem de móveis e objetos de design, antes de começar qualquer tipo de iniciativa para modelar cadeiras e outros elementos é muito importante avaliar a topologia. Isso é necessário, para verificar se um determinado tipo de objeto pode ser modelado de maneira mais simples, usando técnicas de subdivisão ou NURBS. Um dos exercícios mais interessantes em termos de modelagem de mobiliário é a chamada cadeira Panton, que além de ser um belo exemplo de design orgânico de móveis é também um excelente exercício de modelagem. No caso específico dessa cadeira, que pode ser visualizada na fotografia renderização abaixo:

A melhor solução para a modelagem de objetos com curvas tão complexas é sem sombra de dúvida usar NURBS. Mas, nem todos os softwares apresentam sistemas de modelagem em NURBS poderosos e fáceis de usar. Para mostrar que a habilidade de um artista 3d pode sobrepor essas dificuldades técnicas, um usuário do SketchUp mostrou como é possível usar uma ferramenta fundamentada quase que totalmente em modelagem por subdivisão, com a ajuda de um plugin de suavização, para modelar uma cadeira Panton.

Para mostrar e ilustrar melhor o processo de modelagem no SketchUp, o autor do modelo elaborou um tutorial em vídeo mostrando como foi realizado do processo completo. O vídeo é esse:

Como você deve ter percebido pelo tutorial, a técnica de modelagem é bem simples e se baseia totalmente no uso de perfis de modelagem que são unidos e posteriormente suavizados. Usando uma imagem da cadeira o autor cria as linhas guia para o formato base da cadeira e depois faz a ligação entre as partes. O plugin usado para esse tutorial é pago, mas ainda assim o tutorial é útil.

Assim com acontece com outros softwares de modelagem 3d como o Blender, o SketchUp teria muitas dificuldades para modelar um objeto tão orgânico como a cadeira Panton usando apenas subdivisão. Mas, com o exemplo desse tutorial e a aplicação da técnica em softwares 3d que já possuem por padrão ferramentas de subdivisão, é possível modelar usando o mesmo procedimento.

Se você for usuário de algum software que não possua, ou com ferramentas NURBS trabalhosas de usar, aproveite o exemplo mostrado no tutorial para tentar reproduzir esse modelo 3d, que é um excelente exercício de modelagem 3D.

Esse modelo 3d foi o ganhador de um concurso oferecido pela empresa que desenvolve do plugin para o SketchUp.