Estudo sobre estabilização de vídeo usando computação gráfica 3D

A criação de vídeos usando equipamento de filmagem amadora ou semi-profissional para produções de baixo custo apresenta vários desafios, entre eles encontramos a estabilização da câmera. Uma das principais características que identificam um vídeo amador é aquele efeito em que o foco da câmera nunca fica fixo. Isso é resultado da gravação em vídeo que não usa nenhum equipamento especial para estabilização. As produções com mais recursos tem como aplicar técnicas de estabilização para o vídeo, usando trilhos ou outros equipamentos. Hoje existem softwares especializados em fazer a estabilização do foco da câmera, mas os mesmos ainda são caros e não resultam na estabilização completa da câmera.

Um estudo científico realizado por pesquisadores da Universidade de Winsconsin-Madison em conjunto com a Adobe, conseguiu desenvolver uma técnica que promete revolucionar esse tipo de ferramenta, permitindo que pessoas sem nenhum tipo de equipamento especial, ou com problemas de estabilização possam criar material com aspecto profissional. Esse estudo científico será apresentado na Siggraph 2009 que acontece no próximo mês.

O vídeo abaixo demonstra o estudo que a equipe realizou e compara com diversas situações e material gravado sem nenhum tipo de estabilização.

Ficou interessado? O artigo científico, assim como vários vídeos de exemplo podem ser copiados nesse endereço que agrega as informações sobre essa técnica de estabilização de vídeos usando computação gráfica 3D.

A técnica é bem engenhosa e faz uso do Voodoo camera tracker, que serve para fazer o mapeamento do vídeo e simular o movimento estável da câmera. O processo funciona com a identificação de diversos elementos e pequenos desvios de movimento na câmera. Com esses desvios de movimento identificados, o sistema processa uma seqüência de imagens levemente esférica. Essa imagem esférica é que consegue passar a impressão de estabilidade no vídeo.

O processo é muito bem descrito no artigo disponível para download em PDF. Esse é mais um recurso indispensável para as pessoas que pretendem realizar algum tipo de estudo ou trabalho acadêmico envolvendo computação gráfica.

Mesmo com o artigo sendo público, ainda é cedo para esperar algum tipo de software público em que seja possível avaliar o resultado do estudo em algum material produzido em vídeo. Como a pesquisa foi realizada em parceria com a Adobe, não seria surpresa alguma se esse tipo de recurso estivesse disponível na próxima atualização do Adobe Premiere ou Premiere Elements.

Photon Mapping aplicado na renderização em tempo real

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.

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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.

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!