Yer osti qatlamlarining tarqalishi - Subsurface scattering

To'g'ridan-to'g'ri sirt sochilishi (chapda) va er osti sochilishi (o'rtada) o'ng tomonda yakuniy tasvirni yaratadi.

Kompyuter tomonidan yaratilgan er osti sochilib ketishi Blender

Insonning qo'lidagi fotosuratda yorug'likning haqiqiy dunyoda tarqalishi

Yer osti qatlamlarining tarqalishi (SSS), shuningdek, nomi bilan tanilgan yer osti engil transporti (SSLT),^[1] ning mexanizmi yorug'lik a sirtiga kirib boradigan yorug'lik shaffof ob'ekt tarqoq bilan o'zaro aloqada bo'lish orqali material va sirtdan boshqa nuqtada chiqadi. Yorug'lik, odatda, sirtga kirib boradi va materialdan boshqa burchak ostida chiqib ketishdan oldin, materialning ichidagi tartibsiz burchak ostida bir necha marta aks etadi. to'g'ridan-to'g'ri sirtdan. Haqiqat uchun yer osti sochilishining ahamiyati katta 3D kompyuter grafikasi kabi materiallarni taqdim etish uchun zarur bo'lgan marmar, teri, barglar, mum va sut. Agar er osti tarqalishi amalga oshirilmasa, material g'ayritabiiy ko'rinishi mumkin, masalan, plastmassa yoki metall.

Render texnikasi

Ko'p ishlatiladigan materiallar real vaqtda kompyuter grafikasi bugungi kunda faqat ob'ekt yuzasidagi yorug'likning o'zaro ta'siri hisobga olinadi. Aslida, ko'plab materiallar biroz shaffofdir: yorug'lik yuzasiga kiradi; so'riladi, tarqaladi va qayta chiqariladi - potentsial boshqa nuqtada. Teri - bu yaxshi misol; aks ettirishning atigi 6% to'g'ridan-to'g'ri, 94% er osti sochilishidan.^[2] Yarim shaffof materiallarning ajralmas xususiyati assimilyatsiya hisoblanadi. Yorug'lik material bo'ylab qanchalik ko'p harakat qilsa, so'rilgan nisbati shunchalik katta bo'ladi. Ushbu effektni simulyatsiya qilish uchun yorug'likning materialdan o'tgan masofasini o'lchash kerak.

Chuqurlik xaritasiga asoslangan SSS

Chuqurlik xaritalari yordamida chuqurlikni baholash

Ushbu masofani hisoblash usullaridan biri bu chuqurlik xaritalaridan foydalanish,^[3] ga o'xshash tarzda soya xaritasi. Sahna yorug'lik nuqtai nazaridan chuqurlik xaritasida ko'rsatiladi, shunda eng yaqin sirtgacha bo'lgan masofa saqlanadi. The chuqurlik xaritasi keyin standart yordamida unga proektsiyalanadi proektsion to'qimalarni xaritalash va sahna qayta namoyish etildi. Ushbu o'tishda, ma'lum bir nuqtani soyalashda, nurning sirtga tushgan nuqtasidagi nurdan masofani oddiy to'qimalarni qidirish yo'li bilan olish mumkin. Ushbu qiymatni nur ob'ektdan chiqqan nuqtadan chiqarib, biz nurning ob'ekt orqali bosib o'tgan masofasini taxmin qilishimiz mumkin.^{[iqtibos kerak ]}

Ushbu usul bilan olingan masofa o'lchovidan bir necha usulda foydalanish mumkin. Bunday usullardan biri bu to'g'ridan-to'g'ri rassomga indeks qilish uchun foydalanib, masofa bilan eksponent ravishda tushadigan 1D to'qimasini yaratadi. Ushbu an'anaviy yondashuv boshqa an'anaviy yoritish modellari bilan birgalikda turli xil materiallarni yaratishga imkon beradi marmar, yashma va mum.^{[iqtibos kerak ]}

Agar modellar konveks bo'lmasa, muammolar paydo bo'lishi mumkin, ammo chuqurlikdagi peeling^[4] muammoni oldini olish uchun ishlatilishi mumkin. Xuddi shunday, chuqurlikdagi peeling yordamida aniqroq tarqalish modelini berish uchun suyak yoki mushak singari sirt ostidagi zichliklarni hisobga olish mumkin.

Mum boshining o'ng tomonidagi tasvirida ko'rinib turibdiki, ushbu usul yordamida ob'ektdan o'tayotganda yorug'lik tarqalmaydi; orqa xususiyatlari aniq ko'rsatilgan. Buning echimlaridan biri bu chuqurlik xaritasi yuzidagi turli nuqtalarda bir nechta namunalarni olishdir. Shu bilan bir qatorda, yaqinlashishga nisbatan boshqa yondashuvdan foydalanish mumkin, sifatida tanilgan bo'shliq diffuziya.^{[iqtibos kerak ]}

To'qimalarning bo'shliq tarqalishi

Bo'lim boshida ta'kidlanganidek, er osti sochilishining aniq ta'sirlaridan biri bu diffuzli yorug'likning umumiy xiralashishi. Diffuz funktsiyani o'zboshimchalik bilan o'zgartirish o'rniga, diffuziyani simulyatsiya qilish orqali aniqroq modellashtirish mumkin to'qima maydoni. Ushbu uslub yuzlarni ko'rsatishda kashshof bo'lgan Matritsa qayta yuklandi,^[5] ammo yaqinda real vaqt texnikasi sohasiga tushib qoldi.

Usul vertikal shader yordamida ob'ektning to'rini ochadi, birinchi navbatda asl vertikal koordinatalari asosida yoritishni hisoblaydi. Keyin tepaliklar ultrabinafsha yordamida qayta tiklanadi to'qima koordinatalari [0, 1] tekstura koordinatalari diapazonidan normalizatsiya qilingan qurilma koordinatalarining [-1, 1] diapazoniga aylantirilgan vertexning ekran holati sifatida. O'ralmagan to'rni shu tarzda yoritib, biz ob'ektdagi yoritishni aks ettiruvchi 2 o'lchovli tasvirni olamiz, keyinchalik uni qayta ishlash va modelga qayta qo'yish mumkin yorug'lik xaritasi. Diffuziyani simulyatsiya qilish uchun yorug'lik xaritasi tuzilishini shunchaki xira qilish mumkin. Yoritishni past aniqlikdagi tuzilishga etkazishning o'zi ma'lum darajada xiralashishni ta'minlaydi. Teri ostidagi sochilib ketishni aniq modellashtirish uchun zarur bo'lgan xiralashish miqdori hali ham faol tadqiqotlar olib borilmoqda, ammo faqat bitta loyqalanish haqiqiy effektlarni yomon modellashtiradi.^[6] Diffuziyaning to'lqin uzunligiga bog'liq xususiyatiga taqlid qilish uchun (Gauss) xiralashish paytida ishlatiladigan namunalarni kanallar bo'yicha tortish mumkin. Bu ma'lum darajada badiiy jarayon. Inson terisi uchun eng keng tarqalish qizil rangda, keyin yashil va ko'k rang juda oz tarqaladi.^{[iqtibos kerak ]}

Ushbu usulning asosiy afzalligi uning ekran o'lchamlari mustaqilligi; soyalash ob'ektdagi har bir piksel uchun emas, balki tekstura xaritasida bitta tekel uchun faqat bir marta amalga oshiriladi. Shubhasiz, ob'ekt ob'ektning ultrafiolet xaritasini yaxshi bajarishi kerak, chunki to'qimadagi har bir nuqta ob'ektning faqat bitta nuqtasiga to'g'ri kelishi kerak. Bundan tashqari, to'qimalarning kosmik diffuziyasidan foydalanish yumshoq soyalarni keltirib chiqaradigan bir necha omillardan birini ta'minlaydi va realizm etishmovchiligining bir sababini engillashtiradi. soya xaritasi.^{[iqtibos kerak ]}

Shuningdek qarang

Tarqatishni ikki tomonlama tarqatish funktsiyasi

Adabiyotlar

^ "Tugatish: Yer osti engil transporti". POV-Ray wiki. 2012 yil 8-avgust.
^ Krishnasvami, A; Baronoski, GVG (2004). "Yorug'likning inson terisi bilan o'zaro ta'sirining biofizik asosidagi spektral modeli" (PDF). Kompyuter grafikasi forumi. Blackwell Publishing. 23 (3): 331. doi:10.1111 / j.1467-8659.2004.00764.x.
^ Yashil, Simon (2004). "Yer osti tarqalishini real vaqt rejimida taqsimlash". GPU toshlari. Addison-Uesli Professional: 263-278.
^ Nagy, Z; Klein, R (2003). "To'qimalarga asoslangan hajmlarni ko'rsatish uchun chuqurlikni tozalash" (PDF). Kompyuter grafikasi va ilovalari bo'yicha 11-Tinch okeani konferentsiyasi: 429.
^ Borshukov, G; Lyuis, J. P. (2005). "Matritsani qayta yuklash" uchun insonning haqiqiy yuzi"" (PDF). Kompyuter grafikasi. ACM tugmachasini bosing.
^ d'Eon, E (2007). "Advanced Skin Rendering" (PDF). GDC 2007 yil.

Tashqi havolalar

[1] "Tugatish: Yer osti engil transporti". POV-Ray wiki. 2012 yil 8-avgust.

[Krishnaswamy-2] Krishnasvami, A; Baronoski, GVG (2004). "Yorug'likning inson terisi bilan o'zaro ta'sirining biofizik asosidagi spektral modeli" (PDF). Kompyuter grafikasi forumi. Blackwell Publishing. 23 (3): 331. doi:10.1111 / j.1467-8659.2004.00764.x.

[Green-3] Yashil, Simon (2004). "Yer osti tarqalishini real vaqt rejimida taqsimlash". GPU toshlari. Addison-Uesli Professional: 263-278.

[Nagy-4] Nagy, Z; Klein, R (2003). "To'qimalarga asoslangan hajmlarni ko'rsatish uchun chuqurlikni tozalash" (PDF). Kompyuter grafikasi va ilovalari bo'yicha 11-Tinch okeani konferentsiyasi: 429.

[Borshukov-5] Borshukov, G; Lyuis, J. P. (2005). "Matritsani qayta yuklash" uchun insonning haqiqiy yuzi"" (PDF). Kompyuter grafikasi. ACM tugmachasini bosing.

[d’Eon-6] 'Eon, E (2007). "Advanced Skin Rendering" (PDF). GDC 2007 yil.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]