پیشرفت خارق العاده در شبیه سازی گرافیکی بافت بدن انسان

نمایشگاه SIGGRAPH 2015 در شهر لوس انجلس آمریکا در حال برگزاری است. شرکت کنندگان در این نمایشگاه سعی‌ دارند با معرفی‌ تکنولوژی‌های جدید مرزهای کارهایی را که می‌شود با گرافیک کامپیوتری کرد جابجا کنند. در جریان این نمایشگاه تا به حال چندین پروژه بسیار جذاب مانند یک روش بسیار واقعی‌ برای به حرکت در آوردن لباس شخصیت‌ها در بازی‌های کامپیوتری معرفی‌ شده است. اما دو پروژه دیگر که توجه بسیاری از علاقمندان به این قسمت از دنیای تکنولوژی را جلب کرده، معرفی‌ دو مدل DYNA و دموی کشیده شدن پوست انسان بود. در این مقاله باهم به این دو مدل نگاهی‌ می‌اندازیم.

مدل DYNA, سیستمی‌ برای مدل سازی تغییر حالت بافت نرم انسان در حین حرکت است. در واقع کاری که این سیستم انجام می‌دهد این است که به بافت نرم انسان در مدل‌هایی که توسط برنامه‌های‌ گرافیکی ساخته شده است (که پیش از این حالت سفتی مانند سنگ داشتند) تکان‌های طبیعی‌ بسیار آهسته‌ای می‌دهد. محققان انستیتو سیستم‌های هوشمند مکس پلانک، ۴۰ هزار تصویر از ۱۰ انسان مختلف که هر کدام فرم بدن متفاوتی داشتند اسکن کردند تا بتوانند مدل DYNA را بسازند. ابتکاری که این محققان انجام دادند، توانایی تعمیم دادن این مدل به مدل‌هایی غیر از مدل‌های اسکن شده است. این مساله بدان معنی‌ است که به طور مثال، شما می‌توانید از داده‌های یک مرد با وزن بسیار زیاد برای به حرکت در آوردن بافت نرم یک انسان کوچک استفاده کنید.

مدل دوم معرفی‌ شده، دموی کشیده شدن پوست است که با همکاری دانشگاه کالیفرنیای جنوبی و کالج سلطنتی انگلستان تهیه شده است. این مدل، مانند مدل Dyna بر روی شبیه‌سازی تغییر حالت‌ها کار می‌کند اما تمرکز اصلی‌ خود را بر روی تغییر حالت‌های پوست صورت و تغییرات بسیار جزئی‌ آن هنگام کشیده شدن و یا جمع شدن گذاشته است.

دانلود ویدیو با رزولوشن 360p | دانلود ویدیو با رزولوشن HD 720p

دقیقا مانند مدل Dyna, مدل دانشگاه کالیفرنیای جنوبی کار خود را با جمع‌آوری داده‌های بسیار با جزئیات از انسان‌های واقعی آغاز کرد. محققان اسکن‌هایی از نقاط مختلف پوست با دقت رزولوشن ۱۰ میکرون (یک صدم میلیمتر) انجام دادند و با اینکار اطلاعات بسیار دقیقی‌ از ظاهر پوست در ۳ حالت کشیده شده، عادی و جمع شده به دست آوردند.

پس از جمع‌آوری، این داده‌ها برای به دست آوردن یک راه حل برای هرچه واقعی‌تر کردن تغییر حالات پوست باهم ترکیب شد. این راه حل یک نقشه جابجایی‌ بود که مقدار سخت بودن پوست رندر شده را تعیین می‌کرد. وقتی‌ که پوست کشیده می‌شود، این نقشه به حالت تار در می‌آید و هنگام جمع شدن پوست، نقشه شفاف‌تر می‌شود (برای هرچه بهتر متوجه شدن این موضوع، ویدیو بالا را مشاهده فرمایید). محققین این واقعیت را که روش آنها به دلیل اینکه با دستکاری در داده‌ها عملی‌ می‌شود، نمی‌تواند به طور دقیق طیف کامل تغییرات پوست را نشان بدهد، تأیید کردند اما به طور یقین بازآفرینی این تغییرات کوچک و تقریبا غیر قابل مشاهده توسط آنها دست‌آورد بسیار بزرگی‌ است. بهترین نکته در مورد این روش این است که می‌تواند در زمان واقعی‌ و بر روی کارت‌های گرافیکی فعلی مورد استفاده قرار گیرد.

با این همه پیشرفت در این قسمت از تکنولوژی، زمان زیادی باقی‌ نمانده است که قهرمانان ما در دنیای بازی‌های ویدیویی هر چه بیشتر شبیه انسان‌ها شوند. نظر شما چیست؟ آیا به نظر شما این پیشرفت‌های تکنولوژی برای گیمرها و انیمیشن‌سازها هیجان انگیز خواهد بود؟

منبع: The Verge