Исследователи игр разрабатывают новый способ визуализации персонажей с реалистичной кожей

Исследователи из Университета штата Мэриленд, округ Балтимор (UMBC), разработали новое решение для визуализации важной детали во многих видеоиграх: человеческая кожа. Исследование опубликовано в трудах Ассоциации вычислительной техники по компьютерной графике и интерактивным методам. Марк Олано, доцент кафедры информатики и электротехники в UMBC, возглавлял это исследование вместе с Тяньтянем Се, доктором философии, 22 года. Се, под руководством Олано, работал с исследователями в игровой компании Epic Games, развивая глубокое понимание пользовательского опыта геймеров, включая точный уровень реалистичности и детализации, которые игроки ищут в человеческих персонажах.

Разработчики игр стремятся создавать максимально реалистичные визуальные эффекты, не заходя в глубокие дебри этого искусства. Этот термин описывает, когда графика в игре пытается изобразить человека как можно более близко к реальности, и приближается к имитации реальной жизни, но не достаточно близко, так, что пользователи находят этот момент волнительным. Это создает неприятные ощущения у пользователей, которые могут отвлечь их от удовольствия от игры.

Во многих играх кожа человека выглядит так, как пластиковый объект. Такой пластичный вид может возникнуть из-за того, что аниматоры не учитывают подповерхностное рассеяние – ключевой элемент взаимодействия света с текстурированной трехмерной поверхностью. Подповерхностное рассеяние является основным приоритетом аниматоров, когда речь заходит о том, чтобы превратить кожу из пластика в действительно настоящую.

Метод Олано основан на исследованиях, разработанных крупными игровыми компаниями, для создания реалистичных изображений кожи человека, которые также быстро загружаются в игровой интерфейс. “Наш метод добавляет возможность адаптивно оценивать, сколько сэмплов вам действительно нужно, чтобы получить желаемый вид, без необходимости выполнять дополнительные вычисления для получения плавного изображения”, – объясняет Олано.

Метод минимизирует объем вычислений, необходимых для создания фотореалистичных изображений. Предыдущие приемы были либо недостаточно реалистичными, либо слишком медленными для использования в играх, что негативно сказывалось на игровом процессе. Новый метод основан на методах, разработанных для офлайнового рендеринга кинопродукции. Се, первый автор статьи, заявляет: “Методы автономного рендеринга не подходят для рендеринга в реальном времени, потому что добавление самого метода в реальном времени влечет за собой большие издержки. Наш метод устраняет эти издержки”.

Олано и его команда создали алгоритм для определения пикселей, которые должны были бы отображаться иначе, чем другие из-за изменения градиента света. Их метод выборки использует временную дисперсию, чтобы уменьшить общее количество изменений в каждом кадре, сохраняя при этом реалистичное изображение подповерхностного рассеяния. Поскольку для каждого кадра требуется меньше изменений, метод создает эффективный способ визуализации реалистичной кожи в рамках возможностей современных вычислительных мощностей.

Алгоритм, используемый командой Олано, построен на основе исследований, известных и доступных разработчикам игр. Это открывает многообещающий путь для игровой индустрии к достижению реализма, сохраняя при этом понимание вычислительной способности средней игровой системы. Разработчики могут начать использовать эту технику в ближайшее время, чтобы создавать более реалистичные человеческие фигуры в играх, еще больше увеличивая игровой рынок.

По материалам Techxplore