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.

O fim da era dos polígonos?
Quanto mais moderno um game, mais polígonos ele tem. E quanto mais polígonos, mais detalhado parecerá (quase sempre)

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.

O fim da era dos polígonos?
No caso do normal map, isso é o que o computador calcula de fato

O fim da era dos polígonos?
O mesmo modelo com o normal map aplicado. Veja como parece mais detalhado.

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

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24 comentários em “O fim da era dos polígonos?”

  1. Fala Phillipe!
    Não sei se você conhece o Notch (criador do Minecraft), mas ele fez observações muito interessantes a respeito dessa tecnologia e dessa empresa em específico. Segundo ele, tudo pode se tratar de um golpe pra arrecadar grana de investidores e depois pularem fora do barco quando alguém sacar os entraves que essa tecnologia possui.
    Deem uma lida nesses dois posts aqui, e vamos enriquecer essa discussão, que é bem interessante! 🙂
    http://notch.tumblr.com/post/8386977075/its-a-scam
    http://notch.tumblr.com/post/8423008802/but-notch-its-not-a-scam

    • Eu acho que o Notch se precipitou em alegar que trata-se de um golpe. Não consigo imaginar como alguém pode fazer acusações serias sem ter acesso aos dados técnicos.
      Como diz o meu amigo cético Kentaro Mori, “alegações extraordinárias exigem provas extraordinárias”
      Neste caso, a empresa fez uma alegação extraordinária há um ano atrás. Ninguém levou a sério. Um ano depois ela surge com um video impressionante. Todos acham que “É bom demais para ser verdade”. (até eu que sou bobo também acho)
      A empresa, no entanto diz que o projeto é um trabalho em progresso e não um produto finalizado.
      Agora, quem chama os caras de estelionatários deveria poder provar que eles o são. E provas não são exatamente o que vi até o momento vindo dos incrédulos, como o Notch. Até porque ele fundamenta sua alegação de que é impossível com exemplos que já existem no mercado parecem muito com a tecnologia mostrada pela Euclideon.
      Um outro erro que vejo nessa “confusão suspeita”, é que estão dizendo que o sistema da Euclideon gera detalhes infinitos, o que não é verdade. O sistema gera apenas uma resolução de grande qualidade nos modelos, mas na minha opinião, isso está muito longe de “detalhes inifinitos”.
      Bom, eu não sei como é lá no mercado americano, mas aqui em Terris Brasilis, para um cara botar grana na sua ideia, ela tem que funcionar, e você precisa mostrar isso mais de cem mil vezes, com desenho, video, prova cabalística com a Mãe Dinah e Fundação Cacice-cobra-coral, senão você não vê um puto.

      (a menos que seja o filho do Lula, o “gênio da computação”. Aí sim, a grana vem fácil)

    • Oh, o Notch é um Deus né ? O cara é tão esperto que desenvolveu um jogo genial dentro de uma engine programada em Java, que sobrecarrega a memória mais que Call Of Duty: Modern Warfare com os quesitos no máximo. 

      E olha que ele teve chance de consertar a merda. Não consertou porque não sabe mesmo, como diria o Bilu “ele não buscou o conhecimento” de como corrigir isso. Tenho medo que o cara sobrecarregue até o X-Box 360, que ouvi falar que vai ter uma versão de Minecraft.

      Não sei se os caras que desenvolveram os mods de Optifog tem a mesma opinião que a dele, viu… 

  2. Putz, isso roda em tempo real?
    Imagino como seria editar um objeto feito dessa maneira, deve ser bem mais parecido com softs como ZBrush do que com toda aquela desgraceira de extrudar-soldar pontos-aplicar smooth dos 3D Max da vida. Estranho pensar em jogar pela janela coisas como edge loops e mapeamento.  Mas objetos orgânicos, com transparências e difusão misturadas no material, ou com nervuras e partículas suspensas dentro de um meio gelatinoso, por exemplo, devem ficar fantásticos.
    Será que funciona bem detectando colisão? Os objetos são sólidos mesmo ou será que continuam sendo aquela “casca” oca que a gente tá acostumado no 3D poligonal?
    A impressão que eu tenho é que ao usar um personagem feito nesse esquema em um game, no final da fase vc teria deixado um monte de pedacinhos dele pelo caminho… Tipo o Homem-Areia do filme do Homem-Aranha.

    • Pois é. Me intriga muito como se daria a colisão. Uma coisa é certa, se o cara faz a fase com isso, imagina que foda deve ser poder abrir caminho pela fase explodindo as paredes?
      Me parece que o processo de modelagem para ele pode ser feito com polígonos, normalmente e um conversor consegue gerar objetos de átomos virtuais a partir de modelos de alta poligonagem.
      Acho que para explorar o máximo o potencial desta tecnologia, ela poderia ser usada de modo misto com polígonos e tal, porque realmente existem coisas num game que não fazem a menor diferença se são feitas com polígonos ou átomos.

  3. Isso ai é golpe sim.

    Os voxels (como é conhecida essa tecnologia) são usados há algum tempo na indústria. Crysis os usa para
    fazer alguns elementos de cenário, jogos do Sega Saturn também. Muitos outros já o fazem há tempos. Isso não é nem de perto novo.

    Quando a quantidade de “átomos”, o que eles fazem, na verdade, é criar alguns modelos padrões e repetí-los pela ilha várias e várias vezes, porque se cada voxel tivesse apenas 1 bit (e eles tem bem mais que isso), nenhuma máquina seria capaz de lidar com toda esse informação, já que uma ilha dessas teria facilmente Petabytes de informação a ser calculada. Pra sanar esse problema, eles fazem 2 folhas diferentes entre si, 3 pedras, 4 troncos de árvore e repetem esses modelos indefinidamente, fazendo com que a máquina só tenha que calcular esse número de objetos, e depois aplicar ao todo.

    Mas essa empresa fez esse vídeo com o cuidado de não dizer nenhum dos problemas com essa tecnologia, sendo o principal deles, a animação. Devido a quantidade de informação que um objeto de voxels tem, nenhum algorítimo consegue calcular uma animação numa velocidade satisfatória, e acabam ficando inviáveis para o uso.

    Só procurar na internet que você acha vários sites denunciando o scam dessa empresa. Eles estão atrás de fundos, por isso fazem esse estardalhaço.

    • Israel, eu acho cedo para dizermos se é golpe ou não. O fato é que a logica parece ser similar aos voxels, mas sem os papers que explica, o que os caras estão criando, é um risco dizer que trata-se de voxels. Embora muitas pessoas atriabuam como principal defeito da tecnologia ainda não terem disponibilizado nenhuma animação com ela, eu não consigo ver uma limitação logica para isso. Eu que não entendo absolutamente porra nenhuma de programação de games, posso imaginar que eles fairiam objetos animaveis com polígonos e tornariam estes objetos invisíveis. Depois, basta criar uma programação dizendo que esses polígonos invisíveis controlem um percentual de área de átomos virtuais ao seu redor e pronto. Uma solução mista. Seria como criar uma “alma” para controlar os átomos.
      Não vejo como uma tecnologia assim possa ser a ùltima bolacha do pacote para ser usada sozinha, sem todos os outros maravilhosos recursos que vem sendo aperfeiçoados ano a ano para fazer um jogo bacana. Isso inclui o normal mapping, o pixel shader e até os classicos voxels.
      Segundo os que acompanham a confusão envolvendo esta tecnologia, parte do segredo do sucesso dela está em calcular apenas o que aparece na tela do usuário. De fato isso já é usado faz muito tempo e realmente opera milagres em redução de processamento desperdiçado. Jogos como Assassins creed e muitos outros já usam este recurso para não explodir os processadores calculando coisas que não aparecem na tela. Eu não sei que codigo escalafobetico o cara fez para representar tanto bagulho num frame-rate tão alto, mas o fato é que o video impressiona tanto ao ponto de muita gente duvidar se é mesmo verdade o que eles alegam. Espero que terminem logo esta coisa e publiquem seus resultados.
      Não vejo como podemos levar a sério uma alegação de que trata-se de um golpe quando quem diz isso não teve acesso aos dados do programa. Se eles estão em busca de fundos de investimento, este é um dado que me faz crer ainda mais que eles tem algo foda nas mãos. Porque em nenhum lugar do mundo um investidor coloca grana sem saber muito bem onde está pisando ainda mais na área tecnologica.

      • O lance é que a resposta ao Notch que o cara deu continua ser esquiva e não corresponde ao ponto que o Notch tocou. Diz o Presidente lá da Euclideon:
        “Dell diz que sua engine 3D funciona porque não usa trilhões de pontos que comeriam mais memória gráfica do que um computador consegue suportar. O sistema da Euclideon  funcionaria como um sistema de busca, caçando e exibindo apenas os pontos visíveis pelo jogador em sua tela, e por isso seria leve o bastante.”
        O lance é que a critica não é na renderização. Eu mesmo já tinha entendido qual é o pulo tecnológico deles com o “sistema de busca” e tal… o problema todo está no ARMAZENAMENTO das informações. Percebam que eles mostram um cenário VASTO sim, porém feito de centenas de réplicas dos mesmos objetos.
        O dia que eles mostrarem um DEMO com um cenário rico em detalhes (e eu não me refiro a resolução de modelagem, e sim em DIVERSIDADE de objetos e cenário) aí eu vou começar a acreditar que eles realmente descobriram como tirar leite de pedra.

        • De todas as alegações de limitação tecnica, talvez seja esta a que mais faz sentido. POdemos especular que o sistema dele esteja instanciando um porradão de elementos e usando fantasmas, o que realmente deixaria muito processamento, e chamadas na memória de fora dessa brincadeira aí, deixando o mundo mais cor-de-rosa. Mas ainda assim, é impressionante.
          Eu creio que o próximo passo dos caras, seja justamente fazer isso. Montar um cenário vasto e absurdamente diversificado, como um GTA para mostrar que o sistema pode funcionar para além dos elementos instanciados. No render a mostraram que dá pra operar milagres. Espero que isso não demore mais um ano inteiro, pois agora os caras estão sob uma saraivada de ataques que colocam em duvida a idoneidade da empresa, né?

        • Eu acho que o cara devia se ligar que passou da hora deles focarem no desenvolvimento técnico, e deixar para uma empresa especializada, como uma ubisoft a tarefa de criar a fase de demonstração da tecnologia.

          • cara … estão falando que é uma coisa muito simples … que no maximo são varios objetos duplicados, com visuais muito fodas, mais duplicados .

            (filosofia mod on)

            O que tem que se pensar é que quando se está andando no escuro,  não se corre, mais vai tateando as paredes

            (filosofia mod off)

            o que eu quero dizer é : Isso é só o começo, aquela vaca da foto é o começo dos poligonos, e isso, essa imagem extremamente foda, é o começo dos atomos !

  4. http://www.kotaku.com.br/conteudo/criador-de-minecraft-chama-euclideon-de-mentirosa-empresa-revida-com-explicacoes/

    Complemento maroto pro teu post mostrando que isso nem é lá essas mil maravilhas.

  5. postei no Finalboss (site sobre games brasileiro) e tive uma resposta semelhante a que o Israel disse, tem até um link: http://notch.tumblr.com/post/8386977075/its-a-scam

    • Paulo, um cara escrever no blog dele que acha que é um golpe, não faz com que seja realmente um golpe. É só uma opinião.
      De fato, o treco parece muito bom para ser verdade. Mas o normal map também parecia. E o pixel shader também. Hoje eles estão em tudo que é game top.
      Vamos acompanhar o que rola na tal tecnologia aí pra ver no que vai dar. Talvez isso só venha a ser usado em cenários, o que já vai ser algo ultra-foda.

  6. Ok, o Philipe quer mesmo defender o cara! 🙂

    Não sei se é golpe, mas concerteza no video ele não mostra os problemas da tecnologia (que todas possuem) e nesse caso são bem grandes. E ja foi bem discutido a respeito na net, acho que é um oportunista atrás de investimento apenas.

    • Não é que eu queira defender, mas eu não vejo, sinceramente uma razão para chamar o cara de 171, oportunista e tal. Se houvesse ao menos um histórico dele já ter dado outros golpes, ter inventado algo e pulado fora depois que investiram e tal, aí sim. Mas pelo que eu vi, não tem. Os caras dizem que é uma tecnologia em desenvolvimento. Não estão vendendo o produto. Posso estar errado, mas acho inocência tantas pessoas acreditarem que basta fazer um video impressionante para obter um financiamento, seja de que montante for. Ninguém libera dinheiro para porra nenhuma só vendo vídeos. Se até pra comprar carro usado a gente chama mecânico de confiança, imagina o escrutínio técnico que é feito numa tecnologia nova, que promete ser revolucionária antes do cara colocar grana ali.
      A tecnologia tem limitações? Tem. Mas me apresente uma tecnologia que não tenha limitações, por favor, já que isso eu nunca vi. Usar como argumento que essa tecnologia não tem animação, ou Física, ou sei lá o quê e por isso o cara é picareta, eu acho uma linha de argumentação não somente ilógica, mas frágil pra dedéu.

  7. Sensacional esse post.
    Também prefiro esperar para ver o que acontece. Acho que to com o phillipe, porque lá no fundo a gente torce pra ser verdade e ser viavel, para não demorar muito e podermos ver isso ai na pratica num game de verdade.

  8. Desde que se possa usar essa nhaca toda em partes do cenário, como no chao e em objetos principais ou detalhes destes… ja tá de bom tamanho… ateh pq se conseguirem fazer um jogo com 100% da tecnologia… duvido q meu pc rode… uhehehue

    Vamos com calma, vamos por partes como diria…

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