Structure-Aware Hair Capture: spektakularne animacje włosów na podstawie kilku zdjęć

Ludzkie włosy w grafice komputerowej od zawsze były wielkimwyzwaniem dla animatorów, a ich próby realistycznego odwzorowaniazawsze też budziły wśród widzów czy graczy wielkiezainteresowanie i podziw. Wystarczy przypomnieć sobie Final Fantasy:Spirit's Within z początku XXI wieku, gdzie wielkie zdumieniebudziła fryzura głównej bohaterki, dr Aki Ross, na której głowieanimowanych było niezależnie 60 tys. włosów. W tamtych czasachjeden z krytyków stwierdził nawet, że animacja taka tylkoodwraca uwagę od treści, czyniąc z Final Fantasy coś równieekscytującego co reklama szamponu do włosów. [img=3dgirl]W 2013 roku, dzięki milionom, które wydano na badania nadkinetyką i biomechaniką człowieka, i nieustannie rosnącej mocyobliczeniowej procesorów graficznych, realistyczne odwzorowanialudzkiego ciała, skóry, a nawet twarzy, przestały budzićzdumienie – można znaleźć je tak w grach jak i filmach. Wciążjednak pozostaje problem z włosami, którym wciąż bardzo wielebrakuje do fotorealizmu, a im fryzura jest bardziej skomplikowana,tym wygląda gorzej. O ile w wypadku bohaterów gier nie jest toproblemem (jakoś tak wyszło, że w naszej kulturze mężczyźninoszą mało spektakularne fryzury), to widać, że postacie kobiecemogłyby wiele zyskać na piękniejszych, bardziej bujnych fryzurach.To może stać się już niebawem. Dzięki pracom Linjie Luo, HaoLi i Szymona Rusinkiewicza, uczonych z Princeton i University ofSouth California, już niebawem piękne heroiny z gier będą mogły popisywać się równie pięknymi fryzurami. Przygotowywana na czerwcową konferencję Siggraph 2013 prezentacjadotyczy technologii, którą nazwano Structure-Aware Hair-Capture.Rozwiązuje ona praktycznie wszystkie problemy z włosami w grafice 3D.Stworzone przez kalifornijskich badaczy oprogramowanie działaniemal magicznie. Zamiast korzystać z jakichś wysokorozdzielczychskanerów 3D czy zmuszać grafików do mrówczej pracy nadposzczególnymi pasmami włosów, przyjmuje na wejściukilka-kilkanaście zdjęć realnej fryzury ludzkiego modela. Zdjęciate zostają przekształcone w chmurę punktów, do której dołączonezostają dane o kierunkach poszczególnych wstęg włosów. Na tymzbiorze danych przeprowadzone zostają następnie analizy wzajemnychpołączeń i kierunków między wstęgami, pozwalające połączyćje w długie pasemka, aż do cebulek w skórze głowy.[img=hair3d]Ten ostatni krok pozwala na rozwiązanie problemu widocznościwłosów: bez względu na to, ile by się nie zrobiło skanówrealnej fryzury, zostanie pominięte wiele niewidocznych włosów,zarówno tych jedynie przesłoniętych innymi, jak i tych, którejedynie dodają fryzurze objętości. Z perspektywy komputerowejanimacji mamy więc do dyspozycji jedynie zbiór izolowanych odsiebie segmentów pasemek włosów, i nadanie im jakiejś logicznejstruktury wcale nie jest proste. Na poniższym wideo możecie obejrzeć animację długich,kręconych włosów, ale według autorów, w ten sposób animowaćmożna też wszelkie inne typy fryzur. Za każdym razemoprogramowanie tworzy modele włosów, nadające się dorealistycznej animacji i symulacji,a wszystko to dzieje się automatycznie. Efekt może być oczywiściejeszcze poprawiany przez animatorów, ale i tak, przynajmniej wporównaniu do tego, co prezentują współczesne gry, jest całkiemspektakularny.[yt=http://www.youtube.com/watch?v=QCgWMIYGbV8]Więcej informacji o Structure-Aware Hair Capture znajdziecie w oryginalnym artykule.