Avances en 3D y 4D de Roblox en SIGGRAPH 2024
Roblox innova sin descanso para crear una plataforma inmersiva en 3D donde millones de creadores diseñan avatares, accesorios y experiencias que permiten a personas de todo el mundo conectarse entre sí.
En SIGGRAPH, la conferencia más importante del mundo sobre gráficos por ordenador y técnicas interactivas, compartiremos nuevos avances tecnológicos y algorítmicos. El trabajo que presentaremos incluye nuevos métodos para crear materiales 3D que se puedan estirar como el caucho, una forma más rápida de producir avatares con animación facial y cabello que se mueva de forma más realista. En conjunto, se trata de sólidos resultados teóricos y prototipos en fase inicial destinados a potenciar el futuro del 3D inmersivo. Únete a nuestras sesiones en SIGGRAPH en Denver para conocer todos los detalles técnicos.
Avatares cada vez más detallados
Los avatares son el núcleo de la expresión personal en Roblox, con animación facial completa, cuerpos configurables, ropa en capas y una apariencia coherente en toda la plataforma. Nuestro reciente Informe sobre expresiones digitales reveló que el 88 % de los encuestados de la Generación Z afirma que expresarse en mundos similares al metaverso, como Roblox, probablemente les ha ayudado a expresarse con mayor comodidad en su vida cotidiana. Para apoyar esta autoexpresión, seguimos avanzando en la tecnología de vanguardia de los avatares.
Crear un nuevo avatar a partir de una malla 3D suele requerir varias etapas de trabajo altamente técnico. Este es uno de los retos de la generación 4D: ampliar los activos 3D estáticos para que sean totalmente dinámicos, interactivos y combinatorios, de modo que puedan cobrar vida en una experiencia metaversa. Las etapas implicadas, que incluyen el caging, el rigging y el skinning, pueden llevar hasta una semana por avatar, incluso para creadores profesionales. A continuación, se requiere trabajo adicional para garantizar la compatibilidad con las funciones avanzadas de vestimenta y expresiones faciales de nuestra plataforma.
Puedes experimentar el impacto de esta tecnología en la plataforma a través de Avatar Auto Setup, un sistema automatizado que convierte un modelo de solo geometría introducido en un avatar compatible con Roblox, personalizable, listo para la animación, rigged y con skin. Con este sistema, un proceso que antes podía llevar hasta una semana ahora se puede completar en minutos.
Una forma popular en la que la gente se expresa en Roblox es cambiando el peinado de sus avatares. Solo en 2023, los usuarios de Roblox compraron más de 139 millones de peinados, y 7,3 millones de usuarios compraron cinco o más peinados. Pero lograr un peinado realista, en el que cada mechón se mueva como lo haría en el mundo físico, es extremadamente difícil. De media, el cuero cabelludo humano tiene entre 100 000 y 150 000 folículos pilosos. Simular, almacenar y transferir geometrías complejas a esa escala resulta difícil tanto en términos de eficiencia computacional como de robustez.
En su artículo «Real-time Physically Guided Hair Interpolation», Cem Yuksel, de Roblox, y sus colegas de LightSpeed Studios y la Universidad de Utah presentan un novedoso esquema de interpolación del cabello basado en la física que utiliza datos simulados existentes de cabello guía. Este trabajo mejora sustancialmente la calidad visual del renderizado del cabello para las experiencias sin apenas sobrecarga.
Simulación y renderizado 3D realistas
Los creadores de Roblox no solo crean las experiencias a las que la gente se une para jugar o conectarse, sino también los objetos que pueblan esas experiencias. A medida que Roblox se hace disponible en más plataformas, que van desde dispositivos Android de baja resolución hasta consolas de videojuegos de alta resolución o cascos de realidad virtual, es importante que estos objetos se puedan mostrar con la mejor resolución posible en el dispositivo del usuario.
La luz y las sombras suelen suponer un reto para el renderizado 3D. Las investigaciones recientes han logrado grandes avances, pero los métodos existentes pueden presentar desenfoque con efectos de cámara como la profundidad de campo y el antialiasing. En colaboración con NVIDIA y la Universidad de Utah, Cem Yuksel, de Roblox, presenta «Area ReSTIR: Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing». Este trabajo introduce el muestreo de área en ReSTIR, lo que resuelve estos efectos de cámara de forma más eficiente. El resultado final es una mayor definición entre la luz y las sombras y un mayor nivel de detalle, con menos muestras necesarias.
La misma escena callejera mostrada con nuestro nuevo Area ReSTIR, con mejoras en la iluminación y las sombras.
En su artículo «A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic», Hsueh Derek Liu y sus colegas de Roblox presentan un método que permite el uso de IA generativa para representaciones 3D de geometría sólida constructiva (CSG). El simulador físico de Roblox deriva su solidez del modelado sólido de la industria de la ingeniería a través de CSG, lo que también simplifica la creación de formas virtuales plausibles. El modelado de superficies delgadas es más común en la industria del entretenimiento, pero no representa el volumen interior de un objeto. Anteriormente, la CSG era incompatible con la IA generativa porque el paso de diferenciación del entrenamiento y la aplicación de la IA a la geometría requiere una propiedad matemática similar a la evolución continua de las formas. Al inventar una nueva primitiva matemática para realizar operaciones «difusas», desbloqueamos la CSG diferenciable y, a partir de ahí, construimos una IA generativa CSG.
Durante casi dos décadas, nuestra plataforma y la comunidad que prospera en ella se han visto impulsadas por la innovación técnica, gracias a las importantes inversiones de Roblox en I+D. Una buena I+D requiere asumir riesgos y realizar evaluaciones sinceras. No todas nuestras investigaciones de I+D logran resultados que tengan la forma adecuada o lleguen en el momento oportuno para convertirse en características de los productos, y el trabajo descrito en este artículo es especulativo y prospectivo. Sin embargo, nos complace que algunas de las nuevas técnicas aquí descritas ya formen parte de las herramientas disponibles para los creadores de Roblox, lo que permite crear avatares y mundos 3D más realistas. Todas las investigaciones son pasos hacia el avance del campo en su conjunto y de la tecnología para plataformas inmersivas en 3D.
En los ámbitos de la IA, los avatares, la física y los gráficos, estamos encantados de compartir una serie de nuevos avances con el mundo en SIGGRAPH 2024.
