Roblox: innovazioni 3D e 4D al SIGGRAPH 2024

Roblox innova senza sosta per costruire una piattaforma 3D immersiva dove milioni di creatori realizzano avatar, accessori ed esperienze che permettono alle persone di tutto il mondo di connettersi tra loro.

Al SIGGRAPH, la conferenza più importante al mondo dedicata alla computer grafica e alle tecniche interattive, condivideremo le ultime innovazioni tecnologiche e algoritmiche. Il lavoro che presenteremo include nuovi metodi per realizzare materiali 3D in grado di allungarsi come la gomma, un modo più veloce per produrre avatar con animazione facciale e capelli che si muovono in modo più realistico. Nel loro insieme, questi risultati teorici e prototipi in fase iniziale contribuiranno a dare slancio al futuro del 3D immersivo. Partecipate alle nostre sessioni al SIGGRAPH di Denver per conoscere tutti i dettagli tecnici.

Avatar sempre più dettagliati

Gli avatar sono il cuore dell'espressione personale su Roblox, con animazione facciale completa, corpi configurabili, abbigliamento a strati e un aspetto coerente su tutta la piattaforma. Il nostro recente Digital Expressions Report ha rilevato che l'88% degli intervistati della Generazione Z afferma che esprimersi in mondi simili al metaverso come Roblox li ha probabilmente aiutati a esprimersi più comodamente nella vita quotidiana. Per supportare questa auto-espressione, continuiamo a far progredire lo stato dell'arte nella tecnologia degli avatar.

La creazione di un nuovo avatar da una mesh 3D richiede tradizionalmente diverse fasi di lavoro altamente tecnico. Questa è una delle sfide della generazione 4D: estendere le risorse 3D statiche per renderle completamente dinamiche, interattive e combinatorie, in modo che possano prendere vita in un'esperienza metaversale. Le fasi coinvolte, tra cui caging, rigging e skinning, possono richiedere fino a una settimana per ogni avatar, anche per i creatori professionisti. È quindi necessario un lavoro aggiuntivo per garantire la compatibilità con le funzionalità avanzate della nostra piattaforma relative all'abbigliamento e alle espressioni facciali.

È possibile sperimentare l'impatto di questa tecnologia sulla piattaforma tramite Avatar Auto Setup, un sistema automatizzato che converte un modello di sola geometria in un avatar compatibile con Roblox, personalizzabile, pronto per l'animazione, riggato e con skin. Con questo sistema, un processo che prima richiedeva fino a una settimana ora può essere completato in pochi minuti.

Un modo molto diffuso per esprimersi su Roblox è cambiare l'acconciatura del proprio avatar. Solo nel 2023, gli utenti di Roblox hanno acquistato più di 139 milioni di acconciature e 7,3 milioni di utenti ne hanno acquistate cinque o più. Ma ottenere un'acconciatura realistica, con ogni ciocca che si muove come farebbe nel mondo fisico, è estremamente impegnativo. In media, il cuoio capelluto umano conta tra i 100.000 e i 150.000 follicoli piliferi. Simulare, memorizzare e trasferire geometrie complesse su quella scala è difficile sia in termini di efficienza computazionale che di robustezza.

Nel loro articolo "Real-time Physically Guided Hair Interpolation", Cem Yuksel di Roblox e i suoi colleghi di LightSpeed Studios e dell'Università dello Utah presentano un nuovo schema di interpolazione dei capelli basato su principi fisici che utilizza dati simulati esistenti relativi ai capelli guida. Questo lavoro migliora notevolmente la qualità visiva del rendering dei capelli per le esperienze, praticamente senza alcun sovraccarico.

Simulazione e rendering 3D realistici

I creatori su Roblox non solo realizzano le esperienze a cui le persone partecipano per giocare o connettersi, ma anche gli oggetti che popolano tali esperienze. Poiché Roblox è disponibile su un numero sempre maggiore di piattaforme, che vanno dai dispositivi Android a bassa risoluzione alle console di gioco ad alta risoluzione o ai visori VR, è importante che questi oggetti possano essere visualizzati con la migliore risoluzione possibile sul dispositivo dell'utente.

Luci e ombre rappresentano spesso una sfida per il rendering 3D. Ricerche recenti hanno compiuto grandi passi avanti, ma i metodi esistenti possono presentare sfocature con effetti della fotocamera come la profondità di campo e l'antialiasing. In collaborazione con NVIDIA e l'Università dello Utah, Cem Yuksel di Roblox presenta "Area ReSTIR: Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing". Questo lavoro introduce il campionamento di area in ReSTIR, che risolve questi effetti della fotocamera in modo più efficiente. Il risultato finale è una migliore definizione tra luci e ombre e un maggiore livello di dettaglio, con un numero inferiore di campioni richiesti.

La stessa scena di strada mostrata con il nostro nuovo Area ReSTIR, con miglioramenti nell'illuminazione e nelle ombre.

Nel loro articolo "A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic", Hsueh Derek Liu e i colleghi di Roblox presentano un metodo che consente l'IA generativa per le rappresentazioni 3D della geometria solida costruttiva (CSG). Il simulatore fisico di Roblox deriva la sua robustezza dalla modellazione solida dell'industria ingegneristica tramite CSG, che semplifica anche la creazione di forme virtuali plausibili. La modellazione di superfici sottili è più comune nell'industria dell'intrattenimento, ma non rappresenta il volume all'interno di un oggetto. In precedenza, la CSG era incompatibile con l'IA generativa perché la fase di differenziazione dell'addestramento e dell'applicazione dell'IA alla geometria richiede una proprietà matematica simile all'evoluzione continua delle forme. Inventando una nuova primitiva matematica per eseguire operazioni "fuzzy", abbiamo sbloccato la CSG differenziabile e da essa abbiamo poi costruito un'IA generativa CSG.

Da quasi due decenni, la nostra piattaforma e la comunità che vi prospera sono state potenziate dall'innovazione tecnica, grazie ai massicci investimenti di Roblox in ricerca e sviluppo. Una ricerca e sviluppo di alto livello richiede rischio e valutazione onesta. Non tutte le nostre ricerche e sviluppi ottengono risultati nella forma giusta o al momento giusto per diventare funzionalità di prodotto, e il lavoro descritto in questo articolo è speculativo e lungimirante. Tuttavia, siamo lieti che alcune delle nuove tecniche qui descritte facciano già parte degli strumenti a disposizione dei creatori di Roblox, consentendo la realizzazione di avatar e mondi 3D più realistici. Tutte le ricerche rappresentano passi avanti per il progresso del settore nel suo complesso e della tecnologia per le piattaforme immersive 3D.

Tra IA, avatar, fisica e grafica, siamo entusiasti di condividere una serie di nuovi progressi con il mondo al SIGGRAPH 2024.