Како до фотореалистични компјутерски-генерирани сцени

Во минатиот текст зборувавме за тоа како да ја симулираме светлината на нашите компјутери дома за да добиеме брзи и интерактивни калкулации кога се потребни (на пример, кога играме компјутерски игри). Но сега замислете дека сме филмско студио како Пиксар, со огромни компјутерски кластери за симулирање на нашите сцени, и можеме да користиме часови, па дури и денови за да рендерираме еден единствен фрејм од една единствена сцена. Сцени кои би изгледале толку реалистично, што би било потребно време за нетренирано око да одлучи дали сцената е компјутерски генерирана, или е вистинска фотографија, како на примерот во Слика 1.

Gordan_8_1_mod
Слика 1. Фотореалистична сцена добиена со методот на трасирање на зраци. Кликнете за поголема верзија. (Превземена од http://en.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing_(graphics))

Еден од најпопуларните и најкористените алгоритми, врз кој можат да се додадат многу различни модификации и техники, е трасирањето на зраци. Оваа техника се труди да симулира како ние ја перцепираме околината околу нас според законите на физиката. Имено, во природата, светлосните фотони коишто доаѓаат од светлосниот извор се одбиваат од предметите околу нас и пристигнуваат во нашата зеница. На крај, бојата што ја гледаме е во зависност од тоа дали и колку светлосни зраци допираат до нас. Во компјутерска симулација, ова би било непраткично, затоа што светлосните извори испуштаат безброј фотони во сите можни насоки. Меѓутоа, научниците добиле одлична идеа да го моделираат овој процес наопаку – да видат дали зрак од нашите очи би стигнал до светлосниот извор и дали би се одбил од некој објект. Со ова, бројот на зраци коишто мора да ги пресметаме зависи од резолуцијата и е голем, но конечен. На Слика 2, зраците (со црвена боја) се пратени низ пикселите на екранот низ кој гледаме. Откако зракот ќе стигне до било кој објект во сцената, можеме да пронајдеме дали овој објект е осветлен од светлосниот извор или не со праќање на секундарни зраци како на Слика 2 (со плава боја). Доколку овие зраци пристигнат непрекинато до светлосниот извор, тогаш објектот е осветлен. Доколку има некоја пречка на патот, како во најдолниот зрак во Слика 2, заклучокот е дека светлото не може да стигне до овде, и овој дел од сцената е во сенка.

Gordan_8_2_mod
Слика 2. Методот на трасирање на зраци. (Превземена од http://en.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing_(graphics))

Трасирањето на зраци отвара многу нови опции за симулирање на работи што не беа возможни со Фонговиот модел на илуминација. На пример, на објектите од сцената можеме да им додадеме својства за рефлектирање или рефрактирање на зраците. Доколку објектот е огледало, тогаш нашиот зрак ќе се одбие пред да пресметаме до кој објект пристига. Од друга страна, доколку објектот е направен од друг материјал, како на пример стакло, тогаш зракот ќе ја промени насоката поради процесот на рефрактирање на светлината. На Слика 3 (лево) е прикажана топка којашто ја рефлектира целата сцена, додека на Слика 3 (десно) имаме топка којашто ја изобличува сцената позади неа поради прекршување на светлосните зраци.

Gordan_8_3
Слика 3. Рефлектирачки и рефрактирачки објекти во сцени добиени со помош на методот на трасирање на зраци. (Превземена од http://www.flipcode.com/archives/Raytracing_Topics_Techniques-Part_3_Refractions_and_Beers_Law.shtml и http://benny-wilson.com/wordpress/?page_id=132)

Некои објекти можат да имаат својства да во исто време рефлектираат и рефрактираат зраци, и згора на тоа да имаат некоја своја боја. На пример, помислете на сино стакло, како на Слика 4. Најпрво, тоа си ја задржува сината боја, во исто време можеме да ја видиме бледо нашата рефлекција како и што стои позади него. Овој ефект се постигнува со тоа што кога зракот стигнува до објектот го поделуваме на 3 дела, еден што се рефлектира, еден што поминува низ него со различна насока, и еден што се впива во објектот за да ни ја даде оригиналната (во нашиот пример сина) боја.

Gordan_8_4
Слика 4. Стаклото како пример на објект со повеќе својства истовремено. (Превземена од http://wallpaperswide.com/glass_reflection-wallpapers.html)

Ете, видовте дека не е воопшто невозможно да се стигне до фотореалистични сцени како во најдобрите анимирани филмови? Се разбира, ова е само основата за глоблна илуминација, врз која може да се додадат многу други ефекти, за коишто ќе пишувам во некој од наредните текстови. До наредно читање!

Ознаки: , , ,

Споделете ја содржината на социјалните мрежи!

Слични написи:

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите