Nova técnica renderiza cabelo de personagens loiras de forma realística

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/07/2006

Personagens virtuais, feitos inteiramente por computação gráfica, já estão em toda parte, dos jogos de computador até as telas de cinema. Isso pode dar a entender que a criação desses seres virtuais já seja uma matéria bem entendida pelos cientistas da computação.

Mas não é bem assim; principalmente quando se trata de fazer os cabelos desses personagens. Mais do que o caminhar e a expressão facial, dar realismo aos cabelos tem sido sempre um desafio. O problema é que a aparência dos cabelos depende não apenas de como a luz incide sobre cada fio, mas da reflexão da luz feita a partir de cada um desses fios e os efeitos desse reflexo sobre os demais fios.

Criar os milhares de fios de cabelo não é problema. A simulação do movimento real também já está dando resultados bem realísticos. Mas a coloração não. O processo de renderização - que deve levar em conta os múltiplos reflexos da luz - é um processo extremamente pesado em termos de processamento. Por isto os programas atuais utilizam aproximações. Partindo do padrão de reflexão dos cabelos pretos, os programas extrapolam os reflexos para as outras cores. O que está longe da realidade.

Agora, cientistas da Universidade Cornell, Estados Unidos, desenvolveram um novo método que promete dar realismo a cabelos de todas as cores. As loiras e ruivas finalmente poderão ver-se bem representadas também virtualmente.

Acontece que, além da luz refletida pelos cabelos, os fios loiros deixam passar uma parte da luz. E, até agora, essa parte da luz não era levada em conta, o que deixa as personagens loiras pouco realísticas. Na verdade existe um método para fazer esse cálculo, mas ele é tão demorado que não é utilizado na prática. Essa técnica exige o cálculo do caminho que cada pixel da imagem faz do cabelo até a fonte de luz, ou seja, um cálculo em marcha-a-ré.

A nova técnica utiliza o processo tradicional de "ray-tracing" - rastreamento do raio de luz -, ou seja, do acompanhamento do raio de luz, de sua origem até o objeto que está sendo iluminado, neste caso cada um dos fios de cabelo.

O programa utiliza alguns padrões de espalhamento da luz e produz um mapa de localização dos fótons no interior do volume de cabelo. Então ele rastreia um raio de cada pixel da imagem até um ponto no cabelo e compara com o mapa para decidir quanta luz deve estar presente naquele ponto.

O resultado para um único personagem requer 2,5 horas de cálculo. A técnica anterior, que rastreia o raio de luz em marcha-a-ré - mas que também produz bons resultados - requer 60 horas de computação.

A técnica foi criada por Steve Marschner e seu estudante Jonathan Moon. Marschner foi o responsável pelo acabamento final do personagem Gollum, do filme Senhor do Anéis e participou também na criação do King Kong, em sua versão de 2005.