Les avancées de Roblox en 3D et 4D au SIGGRAPH 2024

Roblox innove sans relâche pour créer une plateforme immersive en 3D où des millions de créateurs conçoivent des avatars, des accessoires et des expériences qui permettent aux gens du monde entier de se connecter les uns aux autres.

Lors du SIGGRAPH, la plus grande conférence mondiale sur l'infographie et les techniques interactives, nous présenterons nos dernières avancées technologiques et algorithmiques. Nos travaux portent notamment sur de nouvelles méthodes permettant de créer des matériaux 3D extensibles comme du caoutchouc, un moyen plus rapide de produire des avatars dotés d'animations faciales, et des cheveux qui bougent de manière plus réaliste. Ensemble, ces résultats théoriques solides et ces prototypes à un stade précoce ouvrent la voie à l'avenir de la 3D immersive. Rejoignez-nous lors de nos sessions au SIGGRAPH à Denver pour découvrir tous les détails techniques.

Des avatars de plus en plus détaillés

Les avatars sont au cœur de l’expression personnelle sur Roblox, avec une animation faciale complète, des corps personnalisables, des vêtements superposés et une apparence cohérente sur l’ensemble de la plateforme. Notre récent rapport sur les expressions numériques a révélé que 88 % des répondants de la génération Z affirment que s’exprimer dans des mondes de type métaverse tels que Roblox les a probablement aidés à s’exprimer plus librement dans leur vie quotidienne. Pour soutenir cette expression de soi, nous continuons à faire progresser l’état de l’art en matière de technologie des avatars.

La création d’un nouvel avatar à partir d’un maillage 3D nécessite traditionnellement plusieurs étapes de travail hautement technique. C’est l’un des défis de la génération 4D : transformer des ressources 3D statiques en éléments pleinement dynamiques, interactifs et combinatoires afin qu’ils puissent prendre vie dans une expérience de métaverse. Les étapes impliquées, notamment le caging, le rigging et le skinning, peuvent prendre jusqu’à une semaine par avatar, même pour des créateurs professionnels. Un travail supplémentaire est ensuite nécessaire pour garantir la compatibilité avec les fonctionnalités avancées de notre plateforme en matière de vêtements et d’expressions faciales.

Vous pouvez découvrir l'impact de cette technologie sur la plateforme grâce à Avatar Auto Setup, un système automatisé qui convertit un modèle composé uniquement de données géométriques en un avatar compatible avec Roblox, personnalisable, prêt pour l'animation, riggé et skiné. Grâce à ce système, un processus qui prenait auparavant jusqu'à une semaine peut désormais être réalisé en quelques minutes.

L'une des façons les plus populaires pour les utilisateurs de s'exprimer sur Roblox consiste à changer la coiffure de leur avatar. Rien qu'en 2023, les utilisateurs de Roblox ont acheté plus de 139 millions de coiffures, et 7,3 millions d'entre eux en ont acheté au moins cinq. Mais obtenir une coiffure réaliste, où chaque mèche bouge comme dans le monde réel, est extrêmement difficile. En moyenne, le cuir chevelu humain compte entre 100 000 et 150 000 follicules pileux. Simuler, stocker et transférer des géométries complexes à cette échelle est difficile tant en termes d’efficacité de calcul que de robustesse.

Dans leur article intitulé « Real-time Physically Guided Hair Interpolation », Cem Yuksel de Roblox et ses collègues de LightSpeed Studios et de l'université de l'Utah présentent un nouveau schéma d'interpolation capillaire guidé par la physique qui utilise des données de cheveux guides simulés existantes. Ce travail améliore considérablement la qualité visuelle du rendu des cheveux pour les expériences, sans pratiquement aucun surcoût.

Simulation et rendu 3D réalistes

Sur Roblox, les créateurs ne se contentent pas de concevoir les expériences auxquelles les utilisateurs participent pour jouer ou interagir, ils créent également les objets qui peuplent ces expériences. À mesure que Roblox devient disponible sur davantage de plateformes, allant des appareils Android à faible résolution aux consoles de jeu haute résolution ou aux casques de réalité virtuelle, il est essentiel que ces objets puissent s’afficher avec la meilleure résolution possible sur l’appareil de l’utilisateur.

La lumière et les ombres posent souvent un défi pour le rendu 3D. Les recherches récentes ont fait de grands progrès, mais les méthodes existantes peuvent présenter un flou avec des effets de caméra tels que la profondeur de champ et l'anticrénelage. En collaboration avec NVIDIA et l'université de l'Utah, Cem Yuksel de Roblox présente « Area ReSTIR : Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing ». Ce travail introduit l'échantillonnage de zone dans ReSTIR, ce qui résout ces effets de caméra plus efficacement. Le résultat final est une meilleure définition entre la lumière et les ombres ainsi qu'un niveau de détail accru, tout en nécessitant moins d'échantillons.

La même scène de rue représentée avec notre nouveau Area ReSTIR, avec des améliorations au niveau de l'éclairage et des ombres.

Dans leur article intitulé « A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic », Hsueh Derek Liu et ses collègues de Roblox présentent une méthode permettant l'utilisation de l'IA générative pour les représentations 3D en géométrie solide constructive (CSG). Le simulateur physique de Roblox tire sa robustesse de la modélisation solide industrielle via la CSG, qui simplifie également la création de formes virtuelles plausibles. La modélisation de surfaces minces, plus courante dans l’industrie du divertissement, ne représente pas le volume à l’intérieur d’un objet. La CSG était auparavant incompatible avec l’IA générative, car l’étape de différenciation nécessaire à l’entraînement et à l’application de l’IA à la géométrie requiert une propriété mathématique similaire à l’évolution continue des formes. En inventant une nouvelle primitive mathématique pour effectuer des opérations « floues », nous avons rendu la CSG différentiable, puis nous avons construit à partir de là une IA générative CSG.

Depuis près de deux décennies, notre plateforme et la communauté qui s'y épanouit sont portées par l'innovation technique, grâce aux investissements massifs de Roblox dans la R&D. Une R&D de qualité nécessite de prendre des risques et de procéder à une évaluation honnête. Toutes nos recherches en R&D ne débouchent pas sur des résultats qui prennent la forme adéquate ou arrivent au bon moment pour devenir des fonctionnalités de produit, et les travaux décrits dans cet article sont spéculatifs et tournés vers l'avenir. Cependant, nous sommes ravis que certaines des nouvelles techniques décrites ici fassent déjà partie des outils mis à la disposition des créateurs Roblox, permettant ainsi de créer des avatars et des mondes 3D plus réalistes. Toutes ces recherches constituent des avancées pour l’ensemble du domaine et pour la technologie des plateformes immersives en 3D.

Qu'il s'agisse d'IA, d'avatars, de physique ou de graphisme, nous sommes ravis de partager une série de nouvelles avancées avec le monde entier lors du SIGGRAPH 2024.