Sombras realísticas em imagens digitais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/07/2003

Cientistas e usuários de jogos de computador deverão beneficiar-se diretamente de um novo método para a criação de sombras realísticas em imagens 3D criadas em computador.

Engenheiros da Universidade de Ohio (Estados Unidos) criaram algoritmos (seqüência lógica de solução de um problema) que modelam como a luz passa através de objetos translúcidos tridimensionais ou mesmo através de fluidos, como a água, fogo, fumaça ou nuvens. O resultado são sombras que se aproximam da realidade, sem requerer as massivas capacidades de computação exigidas pelos filmes de Hollywood.

Caixia Zhang, agora fazendo seu doutoramento, começou a pesquisa quando ainda cursava o mestrado. O resultado, feito em conjunto com seu professor Roger Crawfis, acaba de ser publicado na revista mensal do IEEE ("Institute of Electrical and Electronics Engineers").

Os novos algoritmos são únicos, na medida em que geram sombras suaves para objetos representados em imagens 3D, levando em conta fatores como a suavização da luz à medida em que ela passa através de objetos translúcidos. Na modelagem de clima, por exemplo, os algoritmos podem modelar a quantidade de luz solar que atinge a superfície da Terra. Um modelo como esse poderá incluir a temperatura do ar, a velocidade do vento e mesmo a densidade das nuvens.

Os engenheiros testaram os algoritmos criando sombras para objetos de variadas complexidades, incluindo uma nuvem, um grupo de robôs e um bonsai. O resultado mostra que é possível construir-se sombras realísticas com pouquíssimo poder computacional e memória.

Para programar os novos algoritmos, Zhang utilizou um método já tradicional de renderização de imagens 3D, chamado "splatting" (achatamento). O nome deriva da comparação do método com a ação de se atirar uma bola de neve contra uma parede. O imagem do objeto 3D é decomposta em elementos de volume, ou "voxels" (em comparação aos pixels que representam elementos de uma imagem 2D), sendo a representação plana dos voxels, ou uma espécie de planta-baixa da cena, chamada de "splat" (tábua).

Alguns métodos de renderização de imagens 3D traçam uma linha de visão a partir do olho do observador até o objeto, baseando-se nessa linha para modelar o objeto. O método "splatting", por sua vez assume que o objeto será projetado contra uma superfície bidimensional (a tábua), tal como uma TV ou uma tela de cinema. Isto permite que os cálculos sejam feitos como se o objeto tridimensional fosse apenas 2D. É por isto que o novo método é muito menos intensivo em cálculos.