O fim da era dos polígonos?

Meu amigo Paulo me mandou uma dica de post interessante. Ontem mesmo eu estava falando com meu amigo Edu sobre justamente este assunto. Quem gosta de game, ou entende um pouquinho mais de como funcionam as coisas em 3d sabe que o que faz um objeto parecer 3d é uma Matemática cabulosa, que corre atrás do game, como na Matrix.

Essa Matemática trabalha para criar tudo que o usuário vai ver no jogo. Grande parte do esforço aplicado num jogo se dá no nível da percepção, e para criar um objeto visível, ele precisa ser desenhado. O objeto pode ser desenhado por alguém, geralmente um artista de games, ou pelo computador, através de equações gráficas. A isso chamamos de desenho procedural.

Ocorre que na escala evolutiva dos jogos, se pararmos para comparar os games de hoje com os de alguns anos atrás, veremos que os jogos mais antigos eram bem mais facetados que os jogos atuais.

Isso ocorre porque para fazer um desenho em três dimensões, é necessário “construir” o objeto num espaço virtual, como se faz com uma escultura no mundo real.  Para isso, é necessário usar algo chamado polígonos. O polígono é basicamente um plano, que tem pontos em seus cantos, onde outro polígono se encaixa e assim sucessivamente até formar o desenho. Obviamente, que para fazer um objeto 3d perfeito, são necessários mais e mais polígonos. Se você reduz o numero de polígonos, o objeto parecerá mais segmentado, e isso sacaneia o realismo. POdemos ver isso no grau de realismo risível da vaquinha aqui em cima. Mas não se engane. Isso já foi considerado fotorreal em algum ponto do passado.

Parte do perrengue de fazer um game é lidar com esta questão da poligonagem, porque se o cenário ficar muito pesado para o computador calcular, o jogo começa a perder frames. A maquina quando se depara com mais polígonos do que ela é capaz de lidar, não cruza os braços e nem deita no chão. Não faz greve. Ela apenas continua, fazendo devagar o que gostaríamos que ela fizesse rápido. Mas para o sujeito que está imerso no jogo, a queda do frame-rate, ou a taxa de quadros por segundos que o computador mostra estraga a sensação de imersão.

Existem varias soluções pensadas para lidar com este dilema. A solução mais legal é que como sabemos, a cada dia os computadores ficam mais poderosos e com poder de processamento mais rápido. Com processadores rápidos e mais memória, a boca do funil se alarga, e a vida do artista de games melhora um pouco. Mas ele também contribui, tentando enxugar ao máximo o número de polígonos em excesso. O artista tende a fazer economia de polígonos em algumas coisas (como itens de cenário) para usar esta diferença que sobra em outras coisas que aparecem mais, como nos monstros, nas armas, nos chefões.

Muitas vezes, uma solução gráfica não depende unicamente dos polígonos. Nos últimos anos, grandes novidades surgiram para melhorar o visual dos games. Um conhecido meu que trabalha para a Nvidia teve um papel importante na evolução das texturas que emulam polígonos. Basicamente, esta tecnologia faz com que uma peça com poucos polígonos seja mostrada para o jogador como um objeto super-detalhado. Isso se faz controlando a incidência da luz virtual, de modo a iludir o cérebro do jogador que ele está vendo um objeto super detalhado. Na verdade, o computador calcula um objeto leve, e com as texturas chamadas “normal map”, o objeto é mostrado com muito mais detalhes, mudando absurdamente  a percepção que temos sobre o grau de detalhamento do game. Mas não fica só nas texturas.

Há modos bastante conhecidos de lidar com o funil de dados que a limitação do pixel impõe aos games. As mais comuns são o uso do Fog (neblina) e do LOD (nível de detalhes), onde o computador troca um objeto para uma versão cada vez mais simples e sem detalhes dele quando ele está longe. Isso sem falar na alteração deliberada do planejamento da fase, para que o usuário não veja áreas abertas demais, com detalhes demais e tal. Isso explica porque muitos jogos parecem um labirinto, como era na época do Doom.  Hoje, com mais poder de processamento, temos cenários mais ricos e com mais detalhes. Mas essa suposta liberdade gráfica que as tecnologias recentes oferecem, ainda se revelam num leque limitado de opções, porém,  cuidadosamente pensadas disfarçar suas limitações técnicas.

Quando somamos os truques clássicos para lidar com as limitações nas taxas de polígonos com recursos das placas gráficas mais modernas, capazes de criar elementos visuais matemáticos em tempo real, os chamados pixel shaders, temos água, grama, sujeira, poeira, e tal, sem pesar necessariamente a contagem dos polígonos.

Essas novidades como o pixel shader, e o normal mapping, ajudaram bastante a reduzir a pressão e a dependência direta da alta poligonagem, resultando em games com uma aplicação mais confortável de polígonos e visual mais bonito.

Agora, uma empresa chamada Euclideon, promete jogar a última pá de cal sobre os bons e velhos polígonos. Ao que parece, os caras da Euclideon querem emular o mundo real, onde as coisas não são feitas de polígonos, mas sim de moléculas!

O que eles estão se propondo a oferecer é uma tecnologia onde ao invés de usar planos com texturas para criar objetos virtuais, usaremos “átomos virtuais”.  Segundo os cálculos deles, isso permitiria que os jogos ficassem nada menos que 100.000 vezes mais detalhados do que já são hoje.

Olhando assim, parece coisa de ficção científica, né? Mas devo lembrar que toda tecnologia avassaladora que revolucionou algum segmento pareceu ficção científica em certo momento da história. Foi assim com a pólvora, com o laser e provavelmente será assim com átomos virtuais. Muita gente riu quando Robert Bruce Dell disse que seria possível fazer jogos com átomos no lugar dos planos e pontos.

Mas quem riu dele no passado, deve estar sem graça agora que a Euclideon mostrou sua tecnologia, que consiste numa ilha virtual com um quilômetro quadrado  que se convertida em polígonos somaria nada menos que 21.062.352.435.000 polígonos.

No caso, a ilha feita para demonstrar a tecnologia deles usa um milhão de átomos virtuais para cada polegada cúbica do cenário. Isso garante uma resolução mais que inacreditável. De fato, a alegação e o video são tão impressionantes em seus números, que muita gente está descrente, achando que “é bom demais para ser verdade” e temendo que a Euclideon e seu produto se tratem de algum tipo de golpe.

Se for verdade mesmo, é de fato uma revolução nos videogames, que certamente ultrapassará do universo dos games para as tecnologias usadas no cinema e todas as demais áreas ligadas a visualização tridimensional. Calcular com moléculas ao invés de polígonos poderá mudar drasticamente a forma como a física de partículas (fmaça, fogo, líquidos, explosões) e destruições são calculadas em 3d. Esta pode ser a pedra filosofal da próxima geração tecnológica. Mas como uma tecnologia deste tipo poderá ser recebida num mundo onde todos os maiores interessados já estão confortavelmente instalados? Será que a tecnologia de átomos virtuais não vai ser vista como uma indesejável inovação pelos fabricantes de placas gráficas que já se habituaram como e com o que devem fabricar, ou  pelos criadores de jogos, que já tem suas equipes treinadas, com todo um investimento já feito pensando em polígonos?

Pensando no futuro, se as porteiras que limitam a criação nos universos virtuais forem definitivamente abertas, um mar de possibilidades surgirá como nunca se viu antes. O volume de assets de arte para um jogo top irão explodir exponencialmente.  O fato é que a Euclideon joselitou. A porteira do nível de detalhes foi arreganhada de tal maneira que os caras já não se dão mais ao trabalho de modelar certos elementos, e passaram a escanear em 3d objetos corriqueiros do mundo real, como uma pedra.

Embora possa assustar num primeiro momento, eu não creio que isso gere redução no mercado de artistas de games, mas sim o oposto. Haverá gente escaneando carros, canecas, garrafas, móveis, e tal. E vai ter gente modelando monstros, aliens, criaturas e todas as coisas que não podem ser escaneadas pelo simples fato de que não existem.

Aqui está o video que mostra o poder do sistema da Euclideon.

Espero que num futuro próximo eu possa ver um game feito com esta tecnologia, que lembro um pouco a tecnologia dos voxels. O problema do voxel é que ele custa “caro” em termos de processamento. O que a tal Euclideon parece ter conseguido é fazer algo que parece voxel conseguir rodar de forma mais leve. É bom lembrar que isso é apenas e tão somente uma demonstração de objetos criados com “átomos virtuais”. Isso não é um game. Por isso não há partículas, nem colisão, nem monstros andando pelo cenário, e também não está demonstrando sombras complexas, reflexões, HDRI, nada desas firulas.
Segundo informou a própria Euclideon, o sistema deles não exigirá um computador “da NASA” para funcionar. Isso é animador do ponto de vista do usuário, que se alegrará em saber que jogos mais fodásticos rodarão em suas maquinas sem precisar vender a alma pro capiroto pra comprar a ultima placa 3d do mercado. Mas ATI e Nvidia devem estar amargando uma raivazinha desse detalhe aí. Entretanto, todo mundo sabe que os caras sempre darão um jeito de tirar o deles, e pode ser que no futuro as placas gráficas funcionem muito mais operando no calculo de Física complexa do que na questão do gargalo de video propriamente dito. Me parece que a tecnologia já se direciona justamente pra isso.
Seja como for, se o jogo ficar melhor que já está hoje vai ser muito bom.

fonte dica do Paulo