Skip to main content

შეფერადების ნორმალები და მასთან დაკავშირებული პრობლემები

problems related to shading normal
        ზედაპირის შეფერადებისას ზედაპირის ნორმალის მიმართებას განათების წყაროს მიმართულებასთან აქვს გადამწყვეტი მნიშვნელობა. იმისათვის რომ სამკუთხა მეშით მოცემულ დაბალი დეტალიზაციის ზედაპირს გლუვი შეხედულება მისცენ იყენებენ გლუვ შეფერადებას. გლუვი შეფერადებისას ხდება ზედაპირის ყოველი წერტილისათვის გლუვი ნორმალების განსაზღვრა, რომლების რეალური ზედაპირის ნორმალს არ ემთხვევიან, ისინი მხოლოდ შეფერადებაში თამაშობენ როლს და მათ შეფერადების ნორმალებს უწოდებენ. შეფერადების ნორმალებით ხდება ასევე ნორმალების მეპინგი, როდესაც ზედაპირის ყოველი წერტილის ნორმალს ვკითხულობთ ტექსტურიდან.

ეს ორი ტექნიკა ძალიან გვეხმარება დაბალი დეტალიზაციის სამკუთხა მეშს მივცეთ მაღალი დეტალიზაციის შესახედაობა, თუმცა დადებით თვისებასთან ერთად შეფერადების ნორმალები გარკვეულ პრობლემებთანაა დაკავშირებული.
სურათზე ნაჩვენებია სამკუთხა ბადე და 2 ვიზუალური ხარვეზი. 1-შავი კიდეები, 2-ჩრდილის ტერმინატორი.
        როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ შეფერადების ნორმალები არ ემთხვევიან გეომეტრიულ ნორმალს რაც წარმოადგენს ძირითად წყაროს პრობლემებისა. ზედაპირის კონკრეტულ წერტილში განათება შეიზლება მოქმედემდეს, როდესაც ზედაპირის ნორმალსა და განათების მიმართულებას შორის კუთხე π/2ზე ნაკლებია.
        რადგან ჩვენ გვაქვს 2 ნორმალი გარკვეულ შემთხვევებში შესაძლოა გვქონდეს ისეთი შემთხვევა როცა განათების მიმართულებასა და გეომეტრიულ ნორმალს შორის კუთხე π/2ზე ნაკლებია, ხოლო შეფერადების ნორმალთან π/2ზე მეტია. ამ დროს როგორც წესი ვიზუალიზატორი ამბობს, რომ განათება ამ წერტილს არ ანათებს, რაც წარმოშობს ვიზუალურ ხარვეზებს(იხილეთ შავი კიდეები ზემოთ მოცემულ სურათზე).
        მეორე პრობლემატური შემთხვევა არის როცა განათების მიმართულებასა და შეფერადების ნორმალს შორის კუთხე π/2ზე ნაკლებია, ხოლო გეომეტრიულ ნორმალთან π/2ზე მეტია. ამ პრობლემას, გლუვი შეფერადების დროს უწოდებენ ჩრდილის ტერმინატორს, რადგან მომხმარებელი ამ შემთხვევაში ასეთ ადგილებში ელოდება განათებას ხოლო გეომეტრიულად, გეომეტრიული ნორმალის გათვალისწინებით ეს ადგილი ჩრდილში ექცევა(იხილეთ ჩრდილის ხარვეზები ზემოთ მოცემულ სურათზე).
        მოცემული პრობლემების სრულად მოგვარება ვერ ხერხდება, ხარვეზების მოშორების ერთადერთ გზას სამკუთხედების ბადის დეტალიზაციის გაზრდაა, თუმცა მიუხედავად ამისა შეფერადების ნორმალები მაინც აქტიურად გამოიყენება. 

Comments

Popular posts from this blog

CPU GPU და ჰიბრიდული რენდერერები

წყარო         დღემდე აქტუალურია თემა CPU რენდერერი ჯობია თუ GPU . იმისათვის რომ ამ კითხვას მეტნაკლებად ამომწურავი პასუხი გავცეთ განვიხილოთ რენდერერის სტრუქტურა და მოცემულ პლათფორმებზე იპმლემენტაციასთან დაკავშირებული პრობლემები. რენდერერი შედგება რამოდენიმე დიდი კომპონენტისგან როგორიცაა ხილვადობის ამოცანა შეფერადება ინტეგრატორები ფუნქციონალი ხილვადობის ამოცანა         ხილვადობის ამოცანა ერთერთი ყველაზე რთულია გამოთვლითი რესურსის კუთხით. გარდა იმისა, რომ სხივის გეომეტრიასთან თანაკვეთის დათვლას საკმაოდ დიდი დრო ჭირდება, ასევე საჭიროა ამაჩქარებელ სტრუქტურების განახლება კადრიდან კადრზე დინამიური სცენებისათვის. კარგი ისაა, რომ რენდერერის ეს ნაწილი საკმაოდ ადვილად ენკაპსულირებადია და შესაბამისად გვხვდება ბიბლიოთეკები მაგალითად embree(intel), fireRays(AMD), OptiX prime(nvidia), ... რომლებიც ამ ამოცანას საკმაოდ ეფექტურად ხსნიან და რენდერერებშიც მეტნაკლებად ადვილად ინტეგრირდებიან.  სხივების მიდევნების პროცესში ძალიან მნიშვნელოვანია მსგავსი გამოთვლების ლოკალიზება და არსებული SIMD

სინათლის ხილული სპექტრი და სხივის თვისებები

Visible Spectrum სურათზე ნაჩვენებია პრიზმაში გამავალი თეთრი სხივის სპექტრულად გაშლის პროცესი.         სინათლე წარმოადგენს ელექტრომაგნიტურ ტალღას, რომელსაც როგორც ყველა ელექტრომაგნიტურ ტალღას გააჩნია რამოდენიმე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი. ერთერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელი არის ტალღის სიგრძე, რომელიც განსაზღვრავს სხივის სპექტრულ ფერს. ელექტრომაგნიტური ტალღები ბუნებაში და თანამედროვე სამყაროში მრავლად გვხვდები. სხვადასხვა ტალთის სიგრძის(სიხშირის) ტალღებს იყენებენ როგორც საყოფაცხოვრებო(რადიო, მობილური ტელეფონი) დანიშნულების, ასევე სამედიცინო(რენდგენის სხივები) და სამხედრო(რადარები) მოწყობილობებში. ადამიანის თვალისთვის ხილული სინათლის ელექტრომაგნიტური ტალღების ტალღის სიგრძე იწყება დაახლოებით 400 ნანომეტრიდან და მთავრდება 700 ნანომეტრზე. ამ დიაპაზონს ქვემოთ ექცევა ულტრაიისფერი ტალღები და დიაპაზონს ზემოთ ექცევა ინფრაწითელი, რომელსაც ადამიანის თვალი ვერ აღიქვამს(იხილეთ ქვემოთ მოცემული სურათი). სინათლის თეთრი სხივი შედგება სხვადასხვა სიხშირის ტალღების ერთობლიობისგან.        

ფერების RGB მოდელი

RGB Color Model         ფერების RGB მოდელი წარმოადგენს ისეთ მოდელს რომელშიც სამი ძრირითადი ფერის წითელი, მწვანე და ლურჯის საშუალებით მიიღება ფერების ფართო სპექტრი. მისი დასახელებაც მოდის სწორედ ძირითადი ფერების ინგლისური სახელწოდების ინიციალებიდან(Red, Green, Blue).         ფერთა სპექტრის ამდაგვარი წარმოდგენა დაკავშირებულია იმასთან, რომ გამოსახულების გამოტანის მოწყობილობებში რომელიც გააჩნიათ კომპიუტერებს, ტელევიზორებს ფერის მიღება ფიზიკურად ხდება სწორედ ამ სამი ძირითადი ფერის შეზავებით. დღესდღეობით ყველაზე გავრცელებული არის 24 ბიტიანი RGB მოდელი, სადაც თითოეულ კომპონენტს ეთმობა ერთი ბაიტი და შესაბამისად შეუძლია მიიღოს ნებისმიერი მნიშვნელობა [0, 255] დიაპაზონში, რაც საბოლოოდ გვაძლევს 16777216 განსხვავებულ ფერს.