I prossimi animali generati al computer in King Kong o Il Re Leone potrebbero sembrare molto più realistici grazie a una svolta degli scienziati informatici dell'Università della California.

I ricercatori di UC San Diego e UC Berkeley hanno sviluppato un metodo che migliora notevolmente il modo in cui i computer simulano la pelliccia, e più specificamente, il modo in cui la luce rimbalza all'interno della pelle di un animale.

Il team ha recentemente presentato le proprie scoperte alla conferenza SIGGRAPH Asia in Thailandia.

"Il nostro modello genera simulazioni molto più accurate ed è 10 volte più veloce dello stato dell'arte, " disse Ravi Ramamoorthi, uno degli autori senior del documento e direttore del Center for Visual Computing presso l'UC San Diego.

Il metodo potrebbe essere applicato a tutto, dai videogiochi, agli effetti speciali generati dal computer, ai film di animazione al computer.

Un problema con i modelli esistenti è che sono stati progettati per creare capelli generati dal computer, e non funzionano bene per la pelliccia. Questo perché la maggior parte di questi modelli non tiene conto del cilindro centrale, o midollo, presente in ogni fibra di pelliccia. Il midollo nella pelliccia è molto più grande che nei capelli umani e il passaggio della luce e la sua diffusione attraverso quel cilindro è molto importante per l'aspetto della pelliccia. Finora, la maggior parte dei ricercatori ha ignorato il midollo e ha costruito modelli che seguono un raggio di luce mentre rimbalza da una fibra di pelliccia all'altra. Di conseguenza, i modelli esistenti richiedono un'enorme quantità di calcolo e sono sia costosi che lenti.

Al contrario, i ricercatori dell'UC San Diego e dell'UC Berkeley hanno utilizzato un concetto chiamato dispersione subsuperficiale per approssimare rapidamente il modo in cui la luce rimbalza attorno alle fibre di pelliccia. Essenzialmente, lo scattering subsuperficiale descrive come la luce entra nella superficie di un oggetto traslucido, come capelli o pelliccia, a un certo punto; si disperde a vari angoli; interagisce con il materiale dell'oggetto; e quindi esce dall'oggetto in un punto diverso. Questo concetto è ben compreso e spesso utilizzato nelle simulazioni nel campo della computer grafica e della computer vision.

Nella vita reale, puoi osservare la dispersione nel sottosuolo accendendo la torcia del tuo smartphone e coprendola con il dito in una stanza in cui le luci sono state abbassate. Vedrai un anello di luce, perché la luce è entrata attraverso il tuo dito, sparsi dentro e poi tornati fuori. (La luce è rossa perché non viene assorbita dal corpo, a differenza della luce verde e blu.)

Per applicare le proprietà della dispersione subsuperficiale alle fibre di pelliccia, i ricercatori hanno utilizzato una rete neurale.

"Stiamo convertendo le proprietà della dispersione nel sottosuolo in fibre di pelliccia, " ha detto il dottorando Ling-Qi Yan, dell'Università di Berkeley, che ha lavorato allo studio sotto la direzione dei professori di informatica della UC San Diego Ravi Ramamoorthi e Henrik Wann Jensen. "Non esiste un modo fisico o matematico esplicito per effettuare questa conversione. Quindi avevamo bisogno di utilizzare una rete neurale per connettere questi due mondi diversi".

La rete neurale doveva essere addestrata solo con una scena prima di poter applicare lo scattering subsuperficiale a tutte le diverse scene presentate. Ciò ha portato a simulazioni 10 volte più veloci rispetto allo stato dell'arte.

L'algoritmo risultante funziona sia per la pelliccia che per i capelli. Infatti, l'aspetto dei capelli umani resi con il nuovo metodo è più realistico.

I passaggi successivi includono l'utilizzo del metodo per il rendering in tempo reale di pellicce e capelli.