ความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้าน Roblox 3D และ 4D ที่งาน SIGGRAPH 2024

Roblox สร้างสรรค์นวัตกรรมอย่างไม่หยุดยั้งเพื่อสร้างแพลตฟอร์ม 3 มิติที่สมจริง ซึ่งผู้สร้างนับล้านสามารถสร้างอวตาร อุปกรณ์เสริม และประสบการณ์ต่างๆ ที่ช่วยให้ผู้คนทั่วโลกเชื่อมต่อถึงกัน

ที่งาน SIGGRAPH ซึ่งเป็นงานประชุมชั้นนำระดับโลกด้านกราฟิกคอมพิวเตอร์และเทคนิคเชิงโต้ตอบ เราจะมาแบ่งปันความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและอัลกอริทึมใหม่ๆ งานที่เราจะนำเสนอรวมถึงวิธีการใหม่ในการสร้างวัสดุ 3 มิติที่สามารถยืดหยุ่นได้เหมือนยาง วิธีที่รวดเร็วยิ่งขึ้นในการสร้างอวตารพร้อมแอนิเมชันใบหน้า และเส้นผมที่เคลื่อนไหวได้อย่างสมจริงยิ่งขึ้น เมื่อรวมกันแล้ว สิ่งเหล่านี้เป็นผลลัพธ์ทางทฤษฎีที่แข็งแกร่งและต้นแบบในระยะเริ่มต้นสำหรับการเสริมศักยภาพให้กับอนาคตของประสบการณ์ 3 มิติแบบสมจริง เข้าร่วมเซสชันของเราที่งาน SIGGRAPH ในเดนเวอร์เพื่อรับรายละเอียดทางเทคนิคอย่างครบถ้วน

อวาตาร์ที่มีความละเอียดมากขึ้น

อวตารคือหัวใจของการแสดงออกส่วนบุคคลบน Roblox พร้อมด้วยแอนิเมชันใบหน้าเต็มรูปแบบ ร่างกายที่ปรับแต่งได้ เสื้อผ้าแบบซ้อนชั้น และรูปลักษณ์ที่สอดคล้องกันทั่วทั้งแพลตฟอร์ม รายงาน Digital Expressions ล่าสุดของเราพบว่า 88 เปอร์เซ็นต์ของผู้ตอบแบบสอบถามจากกลุ่ม Gen Z ระบุว่า การแสดงออกในตัวเองในโลกเสมือนจริงแบบเมตาเวิร์ส เช่น Roblox ช่วยให้พวกเขารู้สึกสบายใจมากขึ้นในการแสดงออกในชีวิตประจำวัน เพื่อสนับสนุนการแสดงออกในตัวเองนี้ เราจึงมุ่งมั่นพัฒนาเทคโนโลยีอวตารให้ล้ำสมัยอยู่เสมอ

การสร้างอวตารใหม่จากเมช 3 มิติแบบดั้งเดิมนั้นต้องผ่านหลายขั้นตอนซึ่งต้องใช้ทักษะทางเทคนิคสูง นี่คือหนึ่งในความท้าทายของการสร้างแบบ 4 มิติ: การขยายสินทรัพย์ 3 มิติแบบคงที่ให้เป็นแบบไดนามิก สามารถโต้ตอบได้ และผสมผสานได้เต็มที่ เพื่อให้สามารถมีชีวิตชีวาได้ในประสบการณ์เมตาเวิร์ส ขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง รวมถึงการกักขัง การติดตั้งอุปกรณ์ และการถอดหนัง อาจใช้เวลาถึงหนึ่งสัปดาห์ต่อหนึ่งอวตาร แม้แต่สำหรับผู้สร้างมืออาชีพก็ตาม จากนั้นยังต้องมีการทำงานเพิ่มเติมเพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับคุณสมบัติเสื้อผ้าและการแสดงออกทางใบหน้าขั้นสูงของแพลตฟอร์มของเรา

คุณสามารถสัมผัสผลกระทบของเทคโนโลยีนี้บนแพลตฟอร์มได้ผ่านระบบ Avatar Auto Setup ซึ่งเป็นระบบอัตโนมัติที่เปลี่ยนแบบจำลองที่มีเพียงข้อมูลเรขาคณิตเป็นแบบจำลองที่สามารถปรับแต่งได้ รองรับการเคลื่อนไหว พร้อมระบบโครงร่าง และผิวหนัง ให้เป็นอวาตาร์ที่เข้ากันได้กับ Roblox ได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที ด้วยระบบนี้ กระบวนการที่เคยใช้เวลาถึงหนึ่งสัปดาห์สามารถเสร็จสิ้นได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที

วิธีที่ได้รับความนิยมอย่างหนึ่งในการแสดงออกของผู้ใช้บน Roblox คือการเปลี่ยนทรงผมของอวตารของพวกเขา ในปี 2023 เพียงปีเดียว ผู้ใช้ Roblox ได้ซื้อทรงผมมากกว่า 139 ล้านทรง และมีผู้ใช้ถึง 7.3 ล้านคนที่ซื้อทรงผมห้าทรงหรือมากกว่านั้น แต่การที่จะได้ทรงผมที่สมจริง ซึ่งเส้นผมแต่ละเส้นเคลื่อนไหวเหมือนในโลกจริงนั้น เป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่ง โดยเฉลี่ยแล้ว หนังศีรษะของมนุษย์มีรูขุมขนระหว่าง 100,000 ถึง 150,000 รู การจำลอง การจัดเก็บ และการถ่ายโอนรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนในระดับนั้นเป็นเรื่องยากทั้งในแง่ของประสิทธิภาพการคำนวณและความทนทาน

ในบทความของพวกเขา "การแทรกผมแบบเรียลไทม์โดยใช้การนำทางทางกายภาพ" Cem Yuksel จาก Roblox และเพื่อนร่วมงานจาก LightSpeed Studios และมหาวิทยาลัยยูทาห์ นำเสนอวิธีการแทรกผมแบบใหม่ที่ขับเคลื่อนด้วยกายภาพซึ่งใช้ข้อมูลเส้นผมนำทางที่จำลองไว้แล้ว งานวิจัยนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพภาพของการเรนเดอร์ผมสำหรับประสบการณ์ต่างๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญโดยแทบไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

การจำลองและเรนเดอร์แบบ 3 มิติสมจริง

ผู้สร้างบน Roblox ไม่ได้สร้างเพียงแค่ประสบการณ์ที่ผู้คนเข้าร่วมเพื่อเล่นหรือเชื่อมต่อเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุต่าง ๆ ที่เติมเต็มประสบการณ์เหล่านั้นด้วย เมื่อ Roblox สามารถใช้งานได้บนแพลตฟอร์มที่หลากหลายมากขึ้น ตั้งแต่ Android ที่มีความละเอียดต่ำไปจนถึงเครื่องเล่นเกมคอนโซลหรือแว่น VR ที่มีความละเอียดสูง จึงเป็นสิ่งสำคัญที่วัตถุเหล่านี้จะต้องสามารถแสดงผลได้ในความละเอียดที่ดีที่สุดบนอุปกรณ์ของผู้ใช้

แสงและเงามักเป็นความท้าทายสำหรับการเรนเดอร์ 3 มิติ งานวิจัยล่าสุดได้ก้าวหน้าไปอย่างมาก แต่เทคนิคที่มีอยู่ยังคงพบปัญหาความเบลอจากเอฟเฟกต์กล้อง เช่น ความชัดลึก (depth of field) และการลดรอยหยัก (antialiasing) เพื่อแก้ไขปัญหานี้ Roblox โดย Cem Yuksel ร่วมมือกับ NVIDIA และมหาวิทยาลัยยูทาห์ นำเสนอผลงาน "Area ReSTIR: Resampling for Real-Time Defocus and Antialiasing" ซึ่งเป็นการนำเทคนิคการสุ่มตัวอย่างพื้นที่ (area sampling) มาใช้กับ ReSTIR เพื่อแก้ไขปัญหาเอฟเฟกต์กล้องเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ผลลัพธ์ที่ได้คือการปรับปรุงความชัดเจนระหว่างแสงสว่างและเงา และรายละเอียดที่มากขึ้น โดยต้องการตัวอย่างน้อยลง

ภาพถนนเดียวกันที่แสดงพร้อมกับ Area ReSTIR ใหม่ของเรา พร้อมการปรับปรุงแสงสว่างและเงา

ในบทความของพวกเขา "A Unified Differentiable Boolean Operator with Fuzzy Logic" Hsueh Derek Liu และเพื่อนร่วมงานจาก Roblox ได้นำเสนอวิธีการที่ช่วยให้ AI เชิงสร้างสรรค์สามารถสร้างภาพสามมิติในรูปแบบเรขาคณิตของของแข็งที่สร้างขึ้น (CSG) ได้ ซิมูเลเตอร์ฟิสิกส์ของ Roblox มีความแข็งแกร่งเนื่องจากมาจากกระบวนการสร้างแบบจำลองของแข็งในอุตสาหกรรมวิศวกรรมผ่าน CSG ซึ่งยังช่วยให้การสร้างรูปร่างเสมือนจริงที่น่าเชื่อถือเป็นเรื่องง่ายขึ้น การจำลองพื้นผิวแบบบางในอุตสาหกรรมบันเทิงพบได้บ่อยกว่า แต่ไม่ได้แสดงปริมาตรภายในวัตถุ CSG ไม่สามารถใช้งานร่วมกับ AI เชิงสร้างสรรค์ได้ก่อนหน้านี้ เนื่องจากขั้นตอนการแยกแยะระหว่างการฝึกและการประยุกต์ใช้ AI กับรูปทรงเรขาคณิตต้องการคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ที่คล้ายกับการวิวัฒนาการของรูปทรงอย่างต่อเนื่อง ด้วยการคิดค้นพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ใหม่สำหรับการดำเนินการ "ฟัซซี่" เราจึงปลดล็อก CSG ที่สามารถแยกแยะได้ และจากนั้นเราได้สร้าง AI เชิงสร้างสรรค์สำหรับ CSG จากมัน

เป็นเวลาเกือบสองทศวรรษแล้วที่แพลตฟอร์มของเราและชุมชนที่เฟื่องฟูบนแพลตฟอร์มนี้ได้รับการเสริมพลังด้วยนวัตกรรมทางเทคนิค อันเป็นผลมาจากการลงทุนอย่างหนักในด้านการวิจัยและพัฒนาของ Roblox การวิจัยและพัฒนาที่ยอดเยี่ยมต้องอาศัยความเสี่ยงและการประเมินผลอย่างตรงไปตรงมา ไม่ใช่ทุกการวิจัยและพัฒนาของเราจะบรรลุผลลัพธ์ในรูปแบบที่เหมาะสมหรือในเวลาที่เหมาะสมที่จะกลายเป็นคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ และงานที่อธิบายไว้ในบทความนี้เป็นเพียงการคาดการณ์และมองไปข้างหน้า อย่างไรก็ตาม เรารู้สึกยินดีที่เทคนิคใหม่บางประการที่อธิบายไว้ที่นี่ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือที่ผู้สร้าง Roblox สามารถใช้งานได้แล้ว ซึ่งช่วยปลดล็อกการสร้างอวตารและโลก 3 มิติที่สมจริงยิ่งขึ้น การวิจัยทั้งหมดนี้เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาวงการโดยรวมและเทคโนโลยีสำหรับแพลตฟอร์มเสมือนจริง 3 มิติ

ในด้านการเรียนรู้ของเครื่อง (AI), อวาตาร์, ฟิสิกส์, และกราฟิก, เราตื่นเต้นที่จะแบ่งปันชุดของความก้าวหน้าใหม่กับโลกที่งาน SIGGRAPH 2024.