Munir les avatars d'une coiffure plus vraie que nature, se mouvant dans le vent et brillant au soleil... Tel est le défi que s'est lancé une équipe de chercheurs de l'UC San Diego (UCSD), qui a mis au point une nouvelle méthode pour capturer la forme et l'apparence des cheveux d'une personne, afin de les reproduire au sein des films d'animation et des jeux vidéo. Leur but est de parvenir à un niveau de réalisme digne d'une photographie ou d'un film. "Nous voulons donner aux producteurs de films et de jeux les outils dont ils ont besoin pour animer au mieux leurs acteurs virtuels : pour que ces derniers aient des cheveux qui ont l'apparence et le mouvement le plus réaliste possible", explique Matthias Zwicker, membre du projet. Pour ce faire, l'équipe a d'abord capturé les mouvements des cheveux de personnes réelles.

Procédé d'interpolation

En utilisant seize caméras, cent cinquante sources de lumières différentes et trois projecteurs, les chercheurs ont pu capter plus de deux mille cinq cent images. A partir des données récoltées, ils ont développé plusieurs algorithmes capables de "combler les blancs" automatiquement. Ils génèrent ainsi des images réalistes des coiffures, grâce à de nouveaux angles de vue et les changements de luminosité : les algorithmes sont en effet à même de produire des modèles de coiffures composées de plus de cent mille mèches de cheveux. Et le système est capable de simuler les jeux de lumière sur chacune de ces mèches, leur mouvement, ainsi que les changements de couleurs ou d'éclairage dans des environnements différents. "Ce processus qui consiste à créer de nouvelles images à partir d'une base de données d'images est baptisé interpolation", précise Matthias Zwicker.

La géométrie cachée des cheveux

Quant à la reproduction du mouvement des cheveux (de la légère ondulation, au coup de vent qui les ébouriffe), elle est rendue possible par ce que les chercheurs ont appelé la "géométrie cachée des cheveux". Derrière cette appellation se cache une technique toute particulière : les modèles capillaires réalisés par l'équipe sont fondés sur une méthode "fibre par fibre". Ainsi les coiffures sont composées de mèches de cheveux indépendantes, toutes reliées au crâne du personnage virtuel. Via les algorithmes développés, les chercheurs sont capables de simuler le mouvement de chaque mèche indépendamment des autres, et ainsi de représenter de manière très réaliste le mouvement d'une chevelure dans son ensemble. Le projet de l'équipe a été présenté cette semaine au Siggraph, à Los Angeles.