Les prochains animaux générés par ordinateur dans King Kong ou Le Roi Lion pourraient sembler beaucoup plus réalistes grâce à une percée des informaticiens de l'Université de Californie.

Les chercheurs de l'UC San Diego et de l'UC Berkeley ont développé une méthode qui améliore considérablement la façon dont les ordinateurs simulent la fourrure, et plus précisément, la façon dont la lumière rebondit dans la peau d'un animal.

L'équipe a récemment présenté ses conclusions à la conférence SIGGRAPH Asia en Thaïlande.

"Notre modèle génère des simulations beaucoup plus précises et est 10 fois plus rapide que l'état de l'art, " dit Ravi Ramamoorthi, l'un des auteurs principaux de l'article et le directeur du Center for Visual Computing de l'UC San Diego.

La méthode pourrait être appliquée à tout, des jeux vidéo, aux effets spéciaux générés par ordinateur, aux films d'animation par ordinateur.

Un problème avec les modèles existants est qu'ils ont été conçus pour créer des cheveux générés par ordinateur, et ne fonctionne pas bien pour la fourrure. C'est parce que la plupart de ces modèles ne prennent pas en compte le cylindre central, ou médullaire, présent dans chaque fibre de fourrure. La moelle dans la fourrure est beaucoup plus grosse que dans les cheveux humains et le passage de la lumière et sa diffusion à travers ce cylindre sont très importants pour l'apparence de la fourrure. Jusque là, la plupart des chercheurs ont ignoré la moelle et construit des modèles qui suivent un rayon de lumière lorsqu'il rebondit d'une fibre de fourrure à l'autre. Par conséquent, les modèles existants nécessitent une quantité énorme de calculs et sont à la fois coûteux et lents.

Par contre, les chercheurs de l'UC San Diego et de l'UC Berkeley ont utilisé un concept appelé diffusion souterraine pour évaluer rapidement la manière dont la lumière rebondit autour des fibres de fourrure. Essentiellement, la diffusion souterraine décrit comment la lumière pénètre la surface d'un objet translucide, comme les cheveux ou la fourrure, à un moment donné; se disperse sous divers angles; interagit avec le matériau de l'objet ; puis quitte l'objet à un point différent. Ce concept est bien compris et souvent utilisé dans les simulations dans les domaines de l'infographie et de la vision par ordinateur.

Dans la vraie vie, vous pouvez observer la diffusion souterraine en allumant la lampe de poche de votre téléphone intelligent et en la couvrant avec votre doigt dans une pièce où les lumières ont été tamisées. Vous verrez un anneau de lumière, parce que la lumière est entrée par ton doigt, dispersés à l'intérieur puis ressortis. (La lumière est rouge car elle n'est pas absorbée par le corps, contrairement à la lumière verte et bleue.)

Pour appliquer les propriétés de diffusion souterraine aux fibres de fourrure, les chercheurs ont utilisé un réseau de neurones.

« Nous convertissons les propriétés de la diffusion souterraine en fibres de fourrure, " a déclaré Ling-Qi Yan, étudiant au doctorat, de l'Université de Berkeley, qui a travaillé sur l'étude sous la direction des professeurs d'informatique de l'UC San Diego Ravi Ramamoorthi et Henrik Wann Jensen. "Il n'y a pas de moyen physique ou mathématique explicite de faire cette conversion. Nous devions donc utiliser un réseau de neurones pour connecter ces deux mondes différents."

Le réseau de neurones n'avait besoin d'être entraîné qu'avec une seule scène avant de pouvoir appliquer la diffusion souterraine à toutes les différentes scènes qu'il a présentées. Cela a abouti à des simulations exécutées 10 fois plus rapidement que l'état de l'art.

L'algorithme qui en résulte fonctionne aussi bien pour la fourrure que pour les cheveux. En effet, l'apparence des cheveux humains rendue avec la nouvelle méthode est plus réaliste.

Les prochaines étapes incluent l'utilisation de la méthode de rendu de la fourrure et des cheveux en temps réel.