Haciendo pelo realista en la animación por ordenador
IMAGEN: A la izquierda, una imagen generada por computadora de pelo rubio con la única iluminación directa. A la derecha, la misma imagen renderizada con el nuevo algoritmo que tiene en cuenta la dispersión múltiple …
Los poetas y los novelistas a menudo describen el pelo como “brillante” o “brillante”. El pelo oscuro tiene un “brillo”; pelo rubio “se ilumina.” Todo esto viene a cuento porque de la compleja dispersión de la luz incidente fuera de los pelos individuales y de un pelo a otro.
La reproducción de este efecto en la infografía ha sido siempre un desafío. Las computadoras pueden crear estructuras tridimensionales semejantes a pelo, pero el proceso de “representación”, en la que el equipo se da cuenta de cómo la luz se reflejará de esas estructuras para crear una imagen, requiere cálculos complejos que tienen en cuenta la dispersión entre los pelos. Los métodos actuales utilizan aproximaciones que funcionan bien para el pelo oscuro y pasablemente para el marrón, pero las rubias generados por ordenador todavía no se ven como que están teniendo más divertido.
Pero ahora los investigadores de Cornell han desarrollado un nuevo y más rápido método para la prestación de cabello que promete hacer de rubia (y otra de color claro) el pelo más realista.
Steve Marschner, Cornell y profesor asistente de ciencias de la computación, desarrolló el nuevo método con el estudiante graduado de Cornell Jonathan Luna, quien presentará el trabajo en la conferencia de computación gráfica SIGGRAPH 2006 en Boston 30 julio-3 agosto.
“El modelo que ha existido desde los años 80 trabaja para el pelo negro, y un modelo que presentamos en el año 2003 en colaboración con los trabajadores en Stanford hace bien el pelo castaño y hace mejor el pelo rubio”, dijo Marschner, un galardonado experto en gráficos por ordenador que se especializa en la fabricación de los gráficos de computadora más realistas, sobre todo en la animación de los seres humanos. “El uso de ese modelo con nuestro nuevo trabajo ofrece el primer método práctico de usar la representación física realista para el pelo rubio y aún así obtener el color correcto.”
El problema es que la luz que viaja a través de una masa de cabello rubio no sólo se refleja en las superficies de los pelos, pero pasa a través de los pelos y emerge en una forma difusa, desde allí para ser reflejada y transmitida de un poco más.
El único método que puede hacer esto a la perfección es “camino trazado”, en la que el equipo funciona al revés de cada píxel de la imagen, el cálculo de la trayectoria de cada rayo de luz de nuevo a la fuente de luz original. Dado que este requiere horas de cálculos, artistas informáticos recurren a las aproximaciones.
“La gente hace algo razonable para un rebote y luego asuma que refleja de forma difusa”, explicó Marschner. En otras palabras, dijo, asumen que el pelo es opaco. “En el pelo de color claro que es importante hacer un seguimiento de la dispersión de pelo a pelo”, dijo.
Algoritmo Marschner y de la Luna comienza trazando rayos desde la fuente de luz en el cabello, el uso de algunas aproximaciones de la dispersión y la producción de un mapa de donde los fotones de luz se pueden encontrar en todo el volumen del cabello. Luego se traza un rayo por cada pixel de la imagen a un punto en el pelo y se ve en el mapa para decidir la cantidad de luz debe estar disponible allí.
El resultado, en una representación de ensayo de una muestra de cabello rubio, aparece casi idéntica a una representación por el método de la ruta de trazado laborioso. Camino trazado para la prueba requiere 60 horas de computación, mientras que el nuevo método tomó sólo 2,5 horas, según informan los investigadores.
Marschner ahora planea buscar mejores maneras de generar el modelo geométrico de pelo que subyace en la prestación y para simular de forma realista la forma en que se mueve el pelo. “Las herramientas que generan pelo generan cadenas aleatorias en el espacio, y no está claro si el acuerdo es realista”, explicó.
Marschner compartió un premio a su técnico de la Academia de las Artes y las Ciencias en 2004 para un método de tratamiento de materiales translúcidos, incluyendo la piel humana, lo que ayudó a hacer el personaje de Gollum en “El Señor de los Anillos” películas más realistas. Sus métodos anteriores para la prestación de cabello ayudaron a crear versiones animadas por ordenador de Naomi Watts en los brazos del gorila de animación por ordenador en la versión de 2005 de “King Kong”.