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.

Ptex: Nova técnica promete abolir o mapeamento UV

O que seria o mundo da computação gráfica sem o mapeamento UV? A resposta para essa pergunta seria uma comunidade de usuários mais felizes e com tempo de sobra para trabalhar em partes dos projetos, como a melhoria da iluminação e os detalhes das animações. Quem sabe até melhorar os modelos 3d? O mapeamento UV é uma necessidade hoje, devido a sua flexibilidade em posicionar e configurar informações de texturas em praticamente qualquer lugar do modelo 3d. O problema dessa técnica é que o processo aplicado em um modelo 3d específico, não pode ser reproduzido em outras topologias, o que faz os artistas especializados em modelagem, sempre partirem do zero quando um modelo é alterado.

A parte mais complicada do processo é a configuração do modelo 3d usando os famosos Seams, que devem servir de referencia para a planificação do modelo 3d. Até mesmo para os usuários iniciantes, o processo é complicado e de difícil entendimento, pois é necessário um pouco de esforço extra para planejar a planificação do modelo 3d.

Para tentar resolver a maioria desses problemas, uma técnica inovadora desenvolvida por pesquisadores da Disney, promete abolir o uso de mapeamento UV no futuro. Essa técnica se chama Ptex, sendo quase que totalmente baseada em ferramentas de configuração automatizada.

Como funciona? Segundo a descrição dos idealizadores do Ptex, a técnica é baseada no mapeamento individual de cada face do modelo 3d, que é posteriormente agrupada em áreas delimitadoras de superfícies. Com isso é possível armazenar um arquivo em separado para as texturas, sem a necessidade de nenhum tipo de intervenção ou configuração manual. O vídeo abaixo demonstra o uso da técnica em um modelo 3d:

A técnica já está em uso em algumas das últimas produções relacionadas com animação da Disney. A mais famosa animação que já fez uso da técnica foi o Bolt, que foi exibido poucas semanas atrás nos cinemas. Segundo o próprio artigo, o processo acelerou de maneira significativa a produção, evitando que fossem necessárias várias horas de trabalho para ajustar mapeamento UV dos personagens.

Se você está interessado na parte científica da técnica, basta visitar a página com a descrição do Ptex e enviar um e-mail solicitando o texto, que os idealizadores encaminham para você o arquivo PDF. Agora é só esperar que a técnica seja avaliada e implementada na maioria dos softwares 3D. Na mesma página é possível fazer o download do vídeo que ilustra esse artigo em maior resolução, e também slides usados para apresentar o Ptex em congressos.