¿Es posible replicar digitalmente la forma en que la luz brilla sobre la seda? el caleidoscopio de colores en las alas de las mariposas, o la estructura de los tejidos, plástica, y piedras? Un equipo de investigadores del Laboratorio de Gráficos Realistas de EPFL, encabezada por Wenzel Jakob, está desarrollando modelos informáticos para hacer precisamente eso. Su proceso comienza digitalizando meticulosamente cualquier material que puedan tener en sus manos, utilizando una máquina sofisticada llamada gonio-fotómetro.

Imagínese tomar una foto de un automóvil en un día soleado:la imagen solo capturará su apariencia para ese punto de vista e iluminación específicos, pero no puede decirnos cómo se vería el mismo automóvil desde otro punto de vista más tarde en la noche. A diferencia de una cámara, un gonio-fotómetro mide la luz reflejada por un material en diferentes ángulos, capturando la esencia de lo que le da a la superficie pintada del automóvil su aspecto particular:brillante, nacarado metálico, desteñido, etc. Los datos resultantes son mucho más ricos que una sola fotografía y pueden usarse para generar imágenes de computadora fotorrealistas de objetos hechos de esos mismos materiales dentro de escenas virtuales arbitrarias.

El equipo de EPFL, dirigido por el profesor Wenzel Jakob, estudia la forma en que la luz interactúa con diversos materiales para que este proceso se pueda reproducir en una simulación de software. "Nuestro objetivo es crear una biblioteca muy completa de materiales, no solo recrearlos, sino también para comprender matemáticamente qué les hace verse de la forma en que lo hacen, "dice Jakob. Los investigadores tienen la intención de digitalizar muestras que van desde una hoja de papel y un trozo de plástico desde un bolígrafo hasta un ala de mariposa e incluso un trozo de tela de un disfraz de Darth Vader". Este tipo de datos de materiales es invaluable en áreas como la arquitectura, visión por computador, o la industria del entretenimiento. Recientemente comenzamos a trabajar con Weta Digital e Industrial Light &Magic, que hacen películas como Avatar y Star Wars, " él añade.

Creando imágenes que parecen reales

El gonio-fotómetro es una máquina impresionante de unos cinco metros de largo. Se opera en una habitación, cuyas paredes han sido cubiertas con tela negra para absorber la luz reflejada por la muestra que se analiza. La muestra se coloca en el centro del dispositivo, donde se observa desde la punta de un brazo robótico que gira con una velocidad de hasta 3 metros por segundo para que se puedan tomar medidas rápidamente para muchas configuraciones. "Una cámara convencional solo graba rojo, información de color verde y azul que es visible para el ojo humano. En su lugar, utilizamos un espectrómetro que registra cientos de longitudes de onda en todo el espectro visual, extendiéndose incluso a UV e infrarrojos. Esa gran cantidad de datos nos proporciona mucha más información sobre un material que nos permite simular su apariencia de manera extremadamente precisa, "dice Jakob.

El equipo ha desarrollado un nuevo algoritmo que toma el control total del gonio-fotómetro para capturar solo un pequeño subconjunto de un espacio de cuatro dimensiones inconcebiblemente grande. permitiendo que los materiales se digitalicen mucho más rápidamente de lo que era posible anteriormente. El grupo de Jakob también desarrolla el Mitsuba Renderer, una plataforma de software de código abierto ampliamente utilizada que simula la luz computacionalmente para crear imágenes fotorrealistas de mundos virtuales. Con los datos adquiridos, estas simulaciones ahora pueden alcanzar un nivel de precisión sin precedentes.