Terobosan 3D dan 4D Roblox di SIGGRAPH 2024

Roblox terus berinovasi tanpa henti untuk membangun platform 3D imersif tempat jutaan kreator membuat avatar, aksesori, dan pengalaman yang memungkinkan orang-orang di seluruh dunia terhubung satu sama lain.

Di SIGGRAPH, konferensi terkemuka untuk grafis komputer dan teknik interaktif di seluruh dunia, kami akan membagikan terobosan teknologi dan algoritma terbaru. Karya yang kami bagikan mencakup metode baru untuk memungkinkan material 3D yang dapat meregang seperti karet, cara yang lebih cepat untuk membuat avatar dengan animasi wajah, dan rambut yang bergerak dengan cara yang lebih realistis. Secara keseluruhan, ini adalah hasil teoretis yang kuat dan prototipe tahap awal untuk memberdayakan masa depan 3D imersif. Ikuti sesi kami di SIGGRAPH di Denver untuk detail teknis selengkapnya.

Avatar yang Semakin Detail

Avatar merupakan inti dari ekspresi pribadi di Roblox, dengan animasi wajah penuh, tubuh yang dapat disesuaikan, pakaian berlapis, dan penampilan yang konsisten di seluruh platform. Laporan Digital Expressions kami baru-baru ini menemukan bahwa 88 persen responden Gen Z mengatakan bahwa mengekspresikan diri di dunia metaverse seperti Roblox kemungkinan besar telah membantu mereka mengekspresikan diri dengan lebih nyaman dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mendukung ekspresi diri ini, kami terus mengembangkan teknologi avatar ke level yang lebih tinggi.

Membuat avatar baru dari mesh 3D secara tradisional memerlukan beberapa tahap pekerjaan teknis yang rumit. Ini adalah salah satu tantangan dalam generasi 4D: mengubah aset 3D statis menjadi dinamis, interaktif, dan kombinatorial agar dapat hidup dalam pengalaman metaverse. Tahapan yang terlibat, termasuk caging, rigging, dan skinning, dapat memakan waktu hingga satu minggu per avatar, bahkan bagi kreator profesional. Pekerjaan tambahan kemudian diperlukan untuk memastikan kompatibilitas dengan fitur pakaian dan ekspresi wajah canggih platform kami.

Anda dapat merasakan dampak teknologi ini pada platform melalui Avatar Auto Setup, sebuah sistem otomatis yang mengubah model yang hanya berisi geometri menjadi avatar yang kompatibel dengan Roblox, dapat disesuaikan, siap dianimasikan, serta dilengkapi rig dan skin. Dengan sistem ini, proses yang dulunya memakan waktu hingga seminggu kini dapat diselesaikan dalam hitungan menit.

Salah satu cara populer bagi pengguna untuk mengekspresikan diri di Roblox adalah dengan mengubah gaya rambut avatar mereka. Pada tahun 2023 saja, pengguna Roblox membeli lebih dari 139 juta gaya rambut, dan 7,3 juta pengguna membeli lima atau lebih gaya rambut. Namun, menciptakan gaya rambut yang realistis, di mana setiap helai rambut bergerak seperti di dunia nyata, sangatlah menantang. Rata-rata, kulit kepala manusia memiliki antara 100.000 hingga 150.000 folikel rambut. Mensimulasikan, menyimpan, dan mentransfer geometri kompleks pada skala tersebut sulit baik dari segi efisiensi komputasi maupun ketahanan.

Dalam makalah mereka yang berjudul “Real-time Physically Guided Hair Interpolation,” Cem Yuksel dari Roblox dan rekan-rekannya dari LightSpeed Studios serta University of Utah memaparkan skema interpolasi rambut berbasis fisika yang inovatif, yang memanfaatkan data rambut panduan simulasi yang sudah ada. Karya ini secara signifikan meningkatkan kualitas visual rendering rambut untuk pengalaman bermain dengan beban komputasi yang hampir tidak ada.

Simulasi dan Render 3D yang Realistis

Para kreator di Roblox tidak hanya menciptakan pengalaman yang dapat dinikmati atau dihubungkan oleh pengguna, tetapi juga objek-objek yang mengisi pengalaman tersebut. Seiring dengan semakin banyaknya platform yang mendukung Roblox, mulai dari perangkat Android dengan resolusi rendah hingga konsol game atau headset VR dengan resolusi tinggi, penting bagi objek-objek ini untuk ditampilkan dengan resolusi terbaik di perangkat pengguna.

Cahaya dan bayangan seringkali menjadi tantangan dalam rendering 3D. Penelitian terbaru telah mencapai kemajuan besar, namun metode yang ada mungkin mengalami kabur saat menghadapi efek kamera seperti kedalaman bidang dan antialiasing. Bersama NVIDIA dan Universitas Utah, Cem Yuksel dari Roblox mempresentasikan “Area ReSTIR: Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing.” Penelitian ini memperkenalkan teknik area sampling ke dalam ReSTIR, yang mengatasi efek kamera tersebut dengan lebih efisien. Hasil akhirnya adalah definisi yang lebih baik antara cahaya dan bayangan serta detail yang lebih tajam, dengan jumlah sampel yang lebih sedikit.

Adegan jalan yang sama ditampilkan menggunakan Area ReSTIR baru kami, dengan peningkatan pada pencahayaan dan bayangan.

Dalam makalah mereka yang berjudul “A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic,” Hsueh Derek Liu dari Roblox dan rekan-rekannya memaparkan metode yang memungkinkan AI generatif untuk representasi 3D geometri padat konstruktif (CSG). Simulator fisika Roblox memperoleh ketangguhannya dari pemodelan padat industri teknik melalui CSG, yang juga menyederhanakan pembuatan bentuk virtual yang masuk akal. Pemodelan permukaan tipis di industri hiburan memang lebih umum, tetapi tidak merepresentasikan volume di dalam suatu objek. CSG sebelumnya tidak kompatibel dengan AI generatif karena langkah diferensiasi dalam melatih dan menerapkan AI pada geometri memerlukan sifat matematis yang mirip dengan evolusi bentuk yang berkelanjutan. Dengan menciptakan primitif matematis baru untuk melakukan operasi “fuzzy”, kami membuka kunci CSG yang dapat didiferensiasi, dan kemudian kami membangun AI generatif CSG darinya.

Selama hampir dua dekade, platform kami dan komunitas yang berkembang di dalamnya telah didukung oleh inovasi teknis, berkat investasi besar-besaran Roblox dalam R&D. R&D yang hebat membutuhkan risiko dan evaluasi yang jujur. Tidak semua penelitian R&D kami mencapai hasil yang tepat atau pada waktu yang tepat untuk menjadi fitur produk, dan pekerjaan yang dijelaskan dalam artikel ini bersifat spekulatif dan berwawasan ke depan. Namun, kami senang bahwa beberapa teknik baru yang dijelaskan di sini sudah menjadi bagian dari alat yang tersedia bagi para kreator Roblox, yang membuka kemungkinan avatar dan dunia 3D yang lebih realistis. Semua penelitian merupakan langkah menuju kemajuan bidang ini secara keseluruhan dan teknologi untuk platform imersif 3D.

Di bidang AI, avatar, fisika, dan grafis, kami sangat antusias untuk membagikan serangkaian kemajuan baru kepada dunia di SIGGRAPH 2024.