É possível reproduzir digitalmente a forma como a luz brilha na seda, o caleidoscópio de cores nas asas das borboletas, ou a estrutura dos tecidos, plásticos, e pedras? Uma equipe de pesquisadores do Laboratório de Gráficos Realistas da EPFL, liderado por Wenzel Jakob, está desenvolvendo modelos de computador para fazer exatamente isso. O processo deles começa digitalizando meticulosamente qualquer material que eles possam colocar as mãos, usando uma máquina sofisticada chamada gônio-fotômetro.

Imagine tirar uma foto de um carro em um dia ensolarado:a imagem só irá capturar sua aparência para aquele ponto de vista e iluminação específicos, mas não pode nos dizer como o mesmo carro seria visto de outro ponto de vista no final da tarde. Em contraste com uma câmera, um gônio-fotômetro mede a luz refletida por um material em diferentes ângulos, capturando a essência do que dá à superfície pintada do carro sua aparência particular:brilhante, perolado, metálico, desaparecido, etc. Os dados resultantes são muito mais ricos do que uma única fotografia e podem ser usados ​​para gerar imagens fotorrealistas de objetos feitos com esses mesmos materiais em cenas virtuais arbitrárias.

A equipe da EPFL, liderado pelo Prof. Wenzel Jakob, estuda a maneira como a luz interage com diversos materiais para que esse processo possa ser reproduzido em uma simulação de software. "Nosso objetivo é reunir uma biblioteca de materiais muito abrangente - não apenas recriá-los, mas também para entender matematicamente o que os faz ter a aparência que têm, "diz Jakob. Os pesquisadores pretendem digitalizar amostras que variam de uma folha de papel e um pedaço de plástico de uma caneta a uma asa de borboleta e até mesmo um pedaço de tecido de uma fantasia de Darth Vader." Este tipo de dado material é inestimável em algumas áreas como arquitetura, visão de computador, ou a indústria do entretenimento. Recentemente, começamos a trabalhar com Weta Digital e Industrial Light &Magic, que fazem filmes como Avatar e Star Wars, " ele adiciona.

Criação de imagens que parecem reais

O gônio-fotômetro é uma máquina impressionante com cerca de cinco metros de comprimento. É operado em uma sala, cujas paredes foram cobertas com pano preto para absorver a luz refletida pela amostra que está sendo analisada. A amostra é colocada no centro do dispositivo, onde é observado a partir da ponta de um braço robótico que gira com uma velocidade de até 3 metros por segundo de forma que as medições podem ser feitas rapidamente para muitas configurações. "Uma câmera convencional grava apenas o vermelho, informações de cor verde e azul que são visíveis ao olho humano. Em vez disso, usamos um espectrômetro que registra centenas de comprimentos de onda em todo o espectro visual, estendendo-se até mesmo para UV e infravermelho. Essa riqueza de dados nos fornece muito mais informações sobre um material que nos permite simular sua aparência com extrema precisão, "diz Jakob.

A equipe desenvolveu um novo algoritmo que assume o controle total do gônio-fotômetro para capturar apenas um pequeno subconjunto de um espaço quadridimensional inconcebivelmente grande, permitindo que os materiais sejam digitalizados muito mais rapidamente do que era possível anteriormente. O grupo de Jakob também desenvolve o Mitsuba Renderer, uma plataforma de software de código aberto amplamente usada que simula luz computacionalmente para criar imagens fotorrealísticas de mundos virtuais. Com os dados adquiridos, essas simulações podem agora atingir um nível de precisão sem precedentes.