Avanços técnicos para a Siggraph 2011

A Siggraph é o maior congresso e feira e computação gráfica do mundo que acontece uma vez por ano geralmente nos Estados Unidos, e recentemente também na Ásia. Mas, o evento principal é na América do Norte. Esse ano a Siggraph 2011 será realizada em Vancouver no Canadá, e devo confessar que dessa vez até cheguei a fazer cotações para visitar a feira e a exposição, mas a data do evento ficou logo em cima de outros compromissos. Na verdade, estou devendo uma visita tanto a Siggraph como a conferência Blender. Quem sabe dessa vez eu consiga ir na conferência Blender!

Bem, voltando a falar sobre a Siggraph, o evento tem várias partes que abrangem uma feira com produtos e serviços de empresas que desenvolvem softwares ou trabalham na área. A parte da feira é excelente para conhecer de perto esses produtos, e até mesmo ganhar brindes como versões de demonstração.

Agora, a parte realmente interessante da Siggraph é a apresentação de estudos e pesquisas acadêmicas na área de computação gráfica. Todos os anos existe uma parte do evento que é dedicada apenas a apresentação desse material, e como essas pesquisas são na sua maioria abertas, o resultado das pesquisas pode ser aplicado no Blender ou em outros softwares de código aberto de maneira bem rápida!

Para demonstrar algumas dessas novidades que devem aparecer na Siggraph, a organização do evento compilou o vídeo abaixo com diversas dessas novidades:

Duas áreas recebem destaque no vídeo pode apresentar pesquisas que impulsionam a qualidade tanto da animação como visualização dos objetos, e essas áreas são a captura de movimento e a animação em tempo real. Na parte de deformações em tempo-real, temos a deformação de estruturas complexas e também a simulação de fluidos.

A captura de movimento para animação facial usando uma técnica semelhante a captura de performance usada no filme Avatar, também é muito interessante para quem trabalha com animação.

Isso não é tudo, pois temos até uma modelagem de roupas e tecidos interativa.

Esse vídeo mostra um pouco do que veremos na íntegra na feira, apesar de muitos desses artigos científicos já estar disponível para download e consulta. Foi na Siggraph que muitos dos processos de animação e render que usamos hoje de maneira corriqueira foram apresentados ao público pela primeira vez, como é o caso do Path Tracing.

Sonorização automática de animações 3D

A criação de uma animação 3d passa por diversos estágios, sendo que um dos mais importantes e que não tem relação direta com a produção visual é a sonorização. Uma animação por mais bem produzida que seja, fica sem vida com a ausência de efeitos sonoros que possam contextualizar as ações, ou até mesmo enfatizar partes específicas da ação. Para conseguir sonorizar uma animação 3d os produtores desse tipo de material passam por dois desafios que são a localização de sons próprios para cada ação, e depois a sincronização desse material com a animação. No caso de vozes para atores, o processo é o inverso, em que primeiro as vozes são gravadas e a animação é feito com base nessa narração.

Para conseguir efeitos únicos em projetos de animação, o recomendado é gravar sons do mundo real e aplicar esse material na animação. Mas, até mesmo na parte de sonoplastia da produção poderemos contar no futuro com ajuda de algoritmos de sintetização automatizados. Na última Siggraph realizada algumas semanas atrás, foi apresentada uma pesquisa chamada “Rigid-Body Fracture Sound” que mostra um procedimento para gerar sons oriundos de animação procedural do tipo Rigid Body de maneira automática.

Esse tipo de animação é usada com frequência para simular objetos que sofrem ação da gravidade e colisões entre eles, criando algo muito próximo do mundo real. O algoritmo foi empregado para gerar sons de impacto e fragmentação nesse tipo de animação. O vídeo abaixo é uma demonstração do que a pesquisa pode gerar:

Só para lembrar que todos os sons apresentados no vídeo foram gerados de maneira automática! Nenhum software de composição ou arquivos de áudio foram usados no procedimento. Mesmo sendo um tipo de som simples de gerar, esse tipo de ferramenta pode evoluir para algo mais sofisticado que consiga criar marcações e sons para elementos simples como colisões e deformações baseadas na natureza dos materiais.

Para alguns projetos o software até ajuda, mas não substitui um bom diretor e animador que precisa enfatizar partes do movimento usando sons, com um pouco de exagero ou sons estilizados. Se você quiser fazer o download do arquivo PDF com a pesquisa completa, visite o endereço indicado.

Estudo sobre deformações em topologia de objetos 3D

A Siggraph 2009 ainda está alguns meses distantes, mas alguns estudos e artigos científicos com pesquisas e avanços na área de algoritmos e softwares para simulações e animações 3d já começam a aparecer. Um desses artigos é intitulado Deforming Meshes that Split and Merge. O artigo é fruto do trabalho de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Georgia (EUA) e promete grande evolução na animação em que objetos com corpos maleáveis realizam colisões e se fundem. Esse é um movimento relativamente simples e comum no mundo real, mas em 3d pode se transformar num grande problema.

Imagine a seguinte situação, dois objetos em 3d configurados para se comportar como um Soft Body ou até mesmo líquidos, estão em trajetória de colisão. Como fazer para que o objeto resultante da colisão obtenha a dinâmica e formas condizentes com a natureza flexível do objeto, e ao mesmo tempo cuidar da animação? É a solução para esse tipo de problema que o artigo se propõe.

Caso ainda não tenha ficado claro o objetivo do trabalho dos autores, o vídeo abaixo é uma demonstração do que pode ser realizado com o uso da pesquisa.

Para fazer o download do Deforming Meshes that Split and Merge, visite esse endereço e faça o download do artigo em PDF e um vídeo de demonstração.

A descrição do trabalho é bem clara no objetivo do procedimento, que é rastrear as alterações na topologia dos objetos. O próprio artigo faz referência ao método de rastreamento usado no estudo que é baseado na mecânica de Langrange para resolver os problemas de topologia. Se você tem interesse pela parte teórica da computação gráfica, ou gostaria apenas de conhecer um pouco mais das bases que criam esse tipo de animação, recomendo uma visita ao link da mecânica de Langrange.

Esse modelo tem várias aplicações em simulações de fluidos e líquidos, tanto na área de pesquisa para engenharia como na computação gráfica também.

O artigo ainda será apresentado na Siggraph e nada garante que o material esteja presente em softwares 3d comerciais, mas é interessante acompanhar esse tipo de estudo. O material é uma excelente referência, principalmente pelas indicações de bibliografia tão úteis e necessárias em pesquisas acadêmicas. Como sempre recebo esse tipo de pedido pelo formulário de contato, ai está uma ótima dica para os estudantes que gostariam de abordar Computação Gráfica no TCC!

Introdução ao OpenGL: Vídeos e tutoriais básicos

Para qualquer artistas 3d o próximo passo necessário para ter domínio completo sobre os ambientes 3d, é partir para a programação e personalização de ambientes e ferramentas. Mesmo que você não seja artistas 3d, mas tem interesse em desenvolver projetos na área gráfica ou mesmo começar um trabalho de pesquisa, o caminho inevitável será o uso de algumas das áreas da ciência ligada a visualização 3D. O estudo do OpenGL é um desses caminhos, que sei muito bem pela quantidade de pedidos pelo formulário de contato, ser um tipo de conhecimento muito desejado em cursos como sistemas de informação ou ciências da computação.O foco da pesquisa científica nesse tipo de curso é direcionado para a parte técnica dos softwares e sua integração com o hardware do computador, nesse caso as placas de vídeos e suas GPUs.

Caso você se enquadre nessa categoria, entre as pessoas que gostariam de aprender um pouco mais sobre o OpenGL para a faculdade, ou mesmo é um artista 3d que tem curiosidade em conhecer a fundo a comunicação com o hardware na parte de vídeo, existem alguns tutoriais muito bons para iniciantes. Na semana passada estava fazendo algumas pesquisas sobre programação para jogos, mais especificamente alguns algoritmos para controlar trajetórias e me deparei com uma excelente lista de tutoriais em vídeo sobre OpenGL.

tutoriais-opengl

Os tutoriais estão divididos em cinco partes, que abordam desde a parte básica mesmo com a configuração do ambiente de desenvolvimento no Windows, Linux e Mac Os X.

Esses são os títulos de cada parte:

  1. Formas básicas: A primeira parte do tutorial mostra como é possível criar primitivas 3d, adicionar luz e sombra, materiais e texturas.
  2. Tópicos em programação 3D: Com a modelagem 3d assimilada, a segunda parte aborda animação, colisão e outros tópicos interessantes para criação de jogos.
  3. Efeitos especiais: Aqui temos uma explicação sobre sistemas de partículas, transparência e outros assuntos relacionados a efeitos.
  4. Otimizando a forma e aparência: A penúltima parte fala sobre o processo de otimização dos aplicativos com o uso de mapas para relevos, materiais e visualização de objetos.
  5. Aplicação 3d interativa: Para finalizar a seqüência, um pequeno tutorial sobre a produção de um jogo.

Se você já teve curiosidade em saber um pouco mais sobre OpenGL, pelo menos a parte programada dele, os tutoriais são um ótimo ponto de partida, para estudos mais avançados. Todo o material está disponível em texto e vídeo.

Estudo científco sobre a qualidade do render no 3ds Max 2009 design

O estudo acadêmico da computação gráfica 3D sempre apresenta alguns desafios interessantes, como o uso de matemática para simular alterações e testes propostos nas pesquisas. Uma das opções para evitar a necessidade e uso desse tipo de recurso é a validação de simulações no mundo virtual com o que acontece no mundo real. Uma pesquisa poderia comprovar e analisar a veracidade das simulações e animações geradas por esses tipo de software. Por exemplo, o tema da pesquisa poderia estar relacionado com a qualidade dos sistemas de iluminação como os do V-Ray, Mental Ray, Maxwell Render, YafRay e outros em comparação com o que acontece no mundo real. Até que ponto esse tipo de simulação pode ser comparada com o que acontece no mundo real?

Esse tema de pesquisa foi abordado em um artigo estudo publicado no web site da Autodesk, em que o sistema de exposição de câmera do 3ds Max 2009 é comparado ao melhor software para simular iluminação, de acordo com vários estudos e medições científicas que é o Daysim 3.0. O estudo foi conduzido por um pesquisador chamado Chirstoph Reinhart, com o auxílio de Pierre-Felix Breton.

O artigo com os resultados da pesquisa pode ser encontrado nesse endereço, assim como um outro material do mesmo pesquisador, que validou a qualidade do Daysim 3.0 como software para simular os resultados gerados pelo Daysim.

3dsmaxdaysim

Esse tipo de estudo é válido? Claro que é! Os dados exibidos na pesquisa foram coletados usando metodologias científicas e procuram simular condições reais de iluminação para ambientes, usando as ferramentas de iluminação global. O resultado foi que o 3ds Max se aproxima muito da qualidade em termos de planejamento, oferecidas pelo Daysim.

Com ferramentas assim, um escritório de projetos, pode simular ambientes ainda em fase de planejamento e analisar de maneira precisa o resultado das decisões de design no aproveitamento da luz solar no ambiente.

Mesmo que você não use o 3ds Max, a metodologia apresentada na pesquisa pode ser de grande valia para os estudantes que estão se preparando para elaborar trabalhos de conclusão de curso, como monografias e artigos científicos e gostariam de abordar assuntos relacionados à computação gráfica, sem partir para o lado teórico da computação gráfica que exige conhecimentos em matemática.