Çevresel perdeleme - Ambient occlusion
Olarak 3 boyutlu bilgisayar grafik , modelleme ve animasyon , çevre tıkanıklığı a, gölgeleme ve işleme bir sahne her bir noktanın ne kadar maruz hesaplamak için kullanılan teknik ortam aydınlatması . Örneğin, bir tüpün içi tipik olarak açıkta kalan dış yüzeylerden daha fazla tıkanır (ve dolayısıyla daha koyudur) ve tüp içinde daha derine inildikçe daha koyu hale gelir.
Ortam tıkanıklığı, her yüzey noktası için hesaplanan bir erişilebilirlik değeri olarak görülebilir. Açık gökyüzü olan sahnelerde bu, her nokta için görünen gökyüzü miktarı tahmin edilerek yapılırken, kapalı ortamlarda sadece belirli bir yarıçap içindeki nesneler dikkate alınır ve duvarların ortam ışığının kaynağı olduğu varsayılır. Sonuç, net gölgeler oluşturmayan, ancak kapalı ve korunaklı alanları koyulaştıran ve oluşturulan görüntünün genel tonunu etkileyebilen dağınık , yönsüz bir gölgeleme efektidir. Genellikle bir işlem sonrası etkisi olarak kullanılır .
Phong gölgeleme gibi yerel yöntemlerden farklı olarak , ortam kapama genel bir yöntemdir, yani her noktadaki aydınlatma, sahnedeki diğer geometrinin bir fonksiyonudur. Bununla birlikte, tam küresel aydınlatmaya çok kaba bir yaklaşımdır . Tek başına ortam tıkanıklığı ile elde edilen görünüm, bulutlu bir günde bir nesnenin görünme şekline benzer .
Ortam tıkanıklığını gerçek zamanlı olarak simüle etmeye izin veren ilk yöntem, Crytek'in araştırma ve geliştirme departmanı ( CryEngine 2 ) tarafından geliştirildi. 2018 yılında Nvidia tarafından gerçek zamanlı ışın izleme ( GeForce 20 serisi ) yapabilen donanımın piyasaya sürülmesiyle, oyunlarda ve diğer gerçek zamanlı uygulamalarda ışın izlemeli ortam tıkanıklığı (RTAO) mümkün hale geldi. Bu özellik Unreal Engine'e 4.22 sürümü ile eklenmiştir .
uygulama
Donanım destekli yokluğunda ray takip ortam oklüzyonu, gerçek zamanlı böyle kullanabilirsiniz bilgisayar oyunları gibi uygulamaları ekran alanı ambient tıkanıklığı (SSAO) ya da ufuk bazlı ortam tıkanıklığı gerçek ortam kapanmasının daha hızlı bir yaklaşım olarak (HBAO) kullanarak per- Bir ortam tıkanıklık haritası oluşturmak için sahne geometrisinden ziyade piksel derinliği .
Ortam tıkanıklığı, bir yüzeye çeşitli öğeler (örneğin kir, ışık vb.) tarafından dokunulmasının ne kadar kolay olduğuna bağlı olarak görünümü belirleyen erişilebilirlik gölgeleme ile ilgilidir. Göreceli basitliği ve verimliliği nedeniyle üretim animasyonunda popüler hale geldi.
Ortam kapatma gölgeleme modeli, görüntülenen nesnelerin 3B şeklinin daha iyi algılanmasını sağlar. Bu, yazarların, dağınık tek biçimli gökyüzü aydınlatması altında derinlik ayrımının doğrudan bir aydınlatma modeli tarafından tahmin edilenden daha üstün olduğunu gösteren algısal deneylerin sonuçlarını bildirdiği bir makalede gösterildi.
Normal olan bir yüzeydeki bir noktadaki tıkanıklık , yansıtılan katı açıya göre yarıküre üzerindeki görünürlük fonksiyonunun entegre edilmesiyle hesaplanabilir :
nerede görünürlük fonksiyonu , yönde tıkanırsa sıfır olarak tanımlanır ve aksi takdirde bir olarak tanımlanır ve integrasyon değişkeninin sonsuz küçük katı açı adımıdır . Pratikte bu integrale yaklaşmak için çeşitli teknikler kullanılır: belki de en basit yol, noktadan ışınları atarak ve diğer sahne geometrisi ile kesişmeyi test ederek Monte Carlo yöntemini kullanmaktır (yani, ışın dökümü ). Diğer bir yaklaşım, (daha fazla donanım ivme için uygun) görünümden işlemek için olan ile rasterizing beyaz arka plan üzerine siyah geometri ve taranmış fragmanlar ortalama (kosinüs-ağırlıklı) alarak. Bu yaklaşım, bir "toplama" veya "içten-dış" yaklaşımının bir örneğidir, oysa diğer algoritmalar (derinlik haritası ortam tıkanıklığı gibi) "saçılma" veya "dıştan içe" teknikleri kullanır.
Ortam tıkanma değerine ek olarak , genellikle, kapatılmamış numunelerin ortalama yönünü işaret eden bir "bükülmüş normal" vektör oluşturulur. Bükülmüş normal, yaklaşık görüntü tabanlı aydınlatmaya bir ortam haritasından olay parlaklığını aramak için kullanılabilir . Bununla birlikte, bükülmüş normalin yönünün, aydınlatmanın baskın yönünün yanlış temsil edildiği bazı durumlar vardır, örn.
Bu örnekte, ışık p noktasına yalnızca sol veya sağ taraftan ulaşabilir, ancak bükülmüş normal, bu iki kaynağın ortalamasını, ne yazık ki doğrudan engele doğru işaret eder.
Varyantlar
- SSAO
- Ekran alanı ortam tıkanıklığı
- SSDO
- Ekran alanı yönlü oklüzyon
- RTAO
- Işın izlemeli ortam tıkanıklığı
- HDAO
- Yüksek Çözünürlüklü Ortam Oklüzyonu
- HBAO+
- Ufuk Tabanlı Ortam Oklüzyonu+
- AA
- Simya Ortam Oklüzyonu
- ABAO
- Açı Tabanlı Ortam Oklüzyonu
- PBAO
- Önceden Pişmiş Ortam Oklüzyonu
- VXAO
- Voksel Hızlandırılmış Ortam Oklüzyonu
- GTAO
- Temel Gerçeğe dayalı Ortam Oklüzyonu
Tanıma
2010 yılında Hayden Landis, Ken McGaugh ve Hilmar Koch , ortam tıkanıklığı oluşturma konusundaki çalışmaları nedeniyle Bilimsel ve Teknik Akademi Ödülü'ne layık görüldü .
Ayrıca bakınız
Referanslar
- ^ "Ortam Oklüzyonu Nedir? Oyunlarda Önemli mi?" .
- ^ Miller, Gavin (1994). "Yerel ve küresel erişilebilirlik gölgeleme için verimli algoritmalar". Bilgisayar grafikleri ve etkileşimli teknikler üzerine 21. yıllık konferansın bildirileri . s. 319–326.
- ^ "ORTAM OCLUSION: ALGORITHMS VE VR'DE KULLANIMI HAKKINDA GENİŞ BİR REHBER" . ARVIlab . 2018-11-26 alındı .
- ^ Işın İzlemeli Ortam Oklüzyonu . Nvidia.
- ^ "Unreal Engine, DX12 Raytracing için Destek Ekliyor" . ExtremeTech .
- ^ Langer, MS; HH Buelthoff (2000). "Yaygın aydınlatma altında gölgelemeden derinlik ayrımı". Algı . 29 (6): 649-660. CiteSeerX 10.1.1.69.6103 . doi : 10.1068/p3060 . PMID 11040949 .
- ^ "Doğru Dolaylı Oklüzyon için Pratik Gerçek Zamanlı Stratejiler" (PDF) .
- ^ Oscar 2010: Bilimsel ve Teknik Ödüller , Alt Film Rehberi , 7 Ocak 2010