გლობალური განათება

Global illumination

        კომპიუტერულ გრაფიკაში გამოყოფენ ორი ძირითადი ტიპის განთებას:

1. პირდაპირი განათება (Direct illumination) - რომელიც გამოწვეულია სინათლის წყაროდან წამოსული სხივების პირდაპირი დაცემით.
2. ირიბი განათება (Indirect illumination) - ყველა დანარჩენი განათება, რომელიც გამოწვეულია ერთჯერადად ან მრავალჯერადად არეკლილი სხივებით. 

        მათ გაერთიანეგას უწოდებენ გლობალურ განათებას (Global illumination). ეს უკანასკნელი არის განათების აღწერის მაქსიმალურად რეალისტური მოდელი და გამოსახულების გარჩევა რომელიც მიიღება გლობალური განათების მოდელირებით რეალური გამოსახულებისაგან ფაქტიურად შეუძლებელი ხდება.

სურათზე ნაჩვენებია პირდაპირი(ზედა), ირიბი(შუა) და გლობალური(ქვედა) განათების მაგალითები. დარენდერებულია Colibri-ში.

        გამოსახულების დათვლა პირდაპირი განათებით მარტივად ხდება უბრალო სხივების მიდევნების ალგორითმით, რომელიც სცენის ყოველი ხილული წერტილისათვის ითვლის პირდაპირ განათებას ჩრდილის სხივების საშუალებით. რაც შეეხება ირიბ განათებას მისი გამოთვლა უბრალო სხივების მიდევნებით ვერ ხერხდება და მთავარ პრობლემას წარმოადგენს. სწორედ ამის გამო ირიბი განათების დათვლის ნაცვლად შემოაქვთ გაბნეული(Ambient) განათება, რომელიც აღწერს იმ მინიმალურ გაბნეულ, ირიბ განათებას, რომელსაც მიმართულება არ გააჩნია და ყველა მხრიდან მოდის. გაბნეული განათების შემოღებით მოხდა რენდერის განტოლების ყველაზე რთულად დასათვლელი ნაწილის მიახლოებითად ამოხსნა ძალიან სწრაფად, რამაც შესაძლებელი გახადა გამოსახულების რეალურ დროში გამოთვლა. თუმცა არის ბევრი შემთხვევა სადაც განსხვავება რეალურ, ირიბ განათებასა და გაბნეულ(ambient) განათებით მიახლოებულს შორის ძალიან თვალშისაცემია, სწორედ ამისი შედეგია ისეთი მეთოდების გამოჩენა როგორიცაა მაგალითად Ambient Occlusion, რომელიც ასევე ცდილობს ეს თვალშისაცემი განსხვავება დამალოს. დღევანდელ კომპიუტერულ თამაშებში, რომელთა დიდი უმრავლესობა დაფუძნებულია რასტერიზაციის ალგორითმებზე(OpenGL, DirectX) სულ რამოდენიმე წელია რაც გამოჩნდა ირიბი უკეთესი მიახლოება.

კონუსების მიდევნების მეთოდი

        სურათზე ნაჩვენებია კონუსების მიდევნების სადემონსტრაციო ვერსია, რომლის ინტეგრირებაც მოახდინეს შემდგომ Unreal Engine 4-ში. ეს მეთოდი ითვლის მხოლოდ ერთჯერად ირიბ განათებას. მისი გამოყენება მოხდა ძალიან შეზღუდული ფორმით მხოლოდ დახურულ, პატარა სცენებში. მეთოდი ითხოვს დიდ მეხსიერებას, რადგან ინახავს სპარს OcTree-ს, თავისი ტექსტურებით, რომლის აგებასაც ასევე დიდი დრო ჭირდება.
        აქვე უნდა აღინიშნოს რომ ზემოთ აღნიშნული პროექციაზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, მათი მუშაობის სპეციფიკიდან გამომდინარე ვერ ახდენენ ასეთი ტიპის განათების გამოთვლას. დღევანდელი პოპულარული თამაშის ძრავები არის ჰიბრიდული ტექნოლოგიის და იყენებს როგორც პროექციებს ასევე მიდევნებებს.
        არსებობს მიდევნებაზე დაფუძნებული სხვადასხვა მეთოდები, რომლებიც მაქსიმალური სიზუსტით ახდენენ გლობალური განათების გამოთვლას და რომელი მეთოდებიც ჩემი პირადი ინტერესის საგანს წარმოადგენს.