O cabelo é um dos aspectos mais desafiadores em gráficos em tempo real. Uma única cabeça pode facilmente conter 100.000 fios individuais, cada um interagindo com a luz e a física de maneiras complexas. Simular todos eles em tempo real é impossível sem comprometer o desempenho, então, durante anos, os desenvolvedores recorreram a atalhos como texturas planas ou cartões de cabelo poligonais. Essas soluções pareciam funcionar à primeira vista, mas frequentemente falhavam em movimento, especialmente sob condições de iluminação dinâmica.
Com a mais recente onda tecnológica, todo o cenário mudou, à medida que os desenvolvedores adotaram abordagens mais inteligentes e escaláveis. A mais comum é a simulação híbrida, em que apenas algumas centenas ou milhares de fios-guia são totalmente simulados. Esses fios-guia formam a espinha dorsal, e algoritmos interpolam seu movimento nos fios restantes, produzindo a ilusão de milhares de fios por uma fração do custo.
Agora, dê uma olhada nesta cena abaixo, com 100 personagens, cada um com um modelo de cabelo exclusivo de 100.000 fios, que foi rasterizado em apenas 2 ms em uma GPU NVIDIA RTX 4090 (com 8× MSAA) usando um novo método de renderização de cabelo em tempo real.
A nova abordagem combina malhas capilares com técnicas de nível de detalhe, e todos os 100 modelos capilares juntos ocupam apenas 1,7 MB de memória (13–21 KB por modelo). Parece loucura, não é?
O estudo foi conduzido por Cem Yuksel e sua equipe de pesquisadores da Universidade de Utah, que desenvolveram uma solução para renderização eficiente de fios de cabelo em GPU por meio da geração de geometria em tempo real, obtendo reduções de ordens de magnitude na largura de banda de armazenamento e memória.
A equipe utilizou shaders de malha para distribuir a computação de forma eficaz e empregou um layout de textura personalizado para transferir partes do trabalho para unidades de textura de hardware. Eles também introduziram operações de estilização procedural para gerar variações de fios em diversos penteados e um sistema de coordenadas de quadro consistente para anexar essas variações a malhas animadas ou deformadas.
A equipe afirma ter alcançado um desempenho sem precedentes na renderização de fios de cabelo, com centenas de modelos de cabelo inteiro animados e exibidos em tempo real em uma GPU de nível de consumidor.
Se isso ainda parece muito complexo, confira um vídeo rápido do Two Minute Papers explicando o assunto:
Fonte: 80.lv
