Cabelo é uma daquelas coisas que a gente só repara num jogo quando dá errado, quando a franja atravessa o ombro ou o rabo de cavalo vira um capacete duro que acompanha a cabeça. Um paper publicado no arXiv em 3 de outubro por pesquisadores da Meta e da NVIDIA mexe justamente nesse ponto. O Neuroll é um simulador de cabelo fio a fio guiado por rede neural, pensado para rodar em tempo real em hardware comum, e os números que a equipe apresenta são difíceis de ignorar.

O grupo reúne Gene Wei-Chin Lin, Jessica Jia-En Lee e Yu Ju (Edwin) Chen, da Meta, Egor Larionov, da Meta Reality Labs, e Tuur Stuyck, hoje na NVIDIA. Eles testaram um penteado de 3.000 fios num notebook com RTX 4080. A simulação física tradicional levou 89,5 milissegundos por quadro, enquanto o Neuroll fez o mesmo trabalho em 0,46 milissegundo, somando a parte que lê o corpo do personagem e a que calcula o movimento. Um jogo a 60 quadros por segundo tem cerca de 16 milissegundos para resolver tudo, da lógica à iluminação, então o cabelo passa de inviável para quase invisível na conta. Os detalhes estão no artigo publicado no arXiv.

Nvidia RTX 4080 simula cabela ultra realista
Nvidia RTX 4080 simula cabela ultra realista

A rede imita a estrutura de um integrador temporal clássico. Ela recebe o estado anterior de cada fio, a rigidez do material e a geometria de colisão, e devolve o passo seguinte. Durante o treino, o simulador físico roda junto e corrige a rede a cada etapa, o que dispensa montar antes um banco gigante de animações. Como o cálculo acontece no referencial de cada fio, o problema fica pequeno o bastante para a mesma rede funcionar com penteados, corpos e movimentos que ela nunca viu. Contra o Quaffure, trabalho anterior de parte dessa equipe, o Neuroll roda 7,7 vezes mais rápido e balança de um jeito bem mais natural.

Acho curioso que a saída para tirar a física do caminho tenha sido trazer a física para dentro do aprendizado. Na prática, a rede aprende com um professor que conhece as regras, e talvez por isso generalize melhor que as abordagens anteriores. É a outra metade de um problema que já apareceu por aqui quando a Zhejiang University mostrou uma IA que reconstrói cabelo em 3D, porque criar o penteado e fazer ele se mexer direito são desafios diferentes.

NVIDIA Gaming AI e tecnologia de Neural Rendering
NVIDIA Gaming AI e tecnologia de Neural Rendering

Os próprios autores admitem que cabelo longo continua sendo o ponto fraco, já que cada janela de treino começa com os fios assentados e o comprimento acumula erro. Não sei quanto tempo uma pesquisa dessas leva para sair do paper e chegar a um avatar de realidade virtual ou a um personagem de jogo. Uma queda de 89 para menos de meio milissegundo costuma encurtar bastante esse caminho.