کشف راهی برای بهبود واقع گرایی نور در گرافیک های کامپیوتری
از لباس مرد آهنی گرفته، تا سپر کاپیتان آمریکا و ماشین بتمن، همه ی اینها میتونن با استفاده از الگوریتم جدید توسعه داده شده توسط تیمی از متخصصین گرافیک های کامپیوتری آمریکا برای بهبود واقع گرایی نور دوباره تولید بشن. محققان با سرپرستی پروفسور راوی رامامورتی از دانشگاه سن دیگو کالیفرنیا، روشی جدید برای بهبود واقع گرایی نور در گرافیک های کامپیوتری توسط نرم افزار مبنی بر نحوه ی تعامل نور با جزئیات خیلی ریز تابش بروی سطحی از گستره ی وسیعی از مواد شامل رنگ ماشین، مواد مصرفی الکترونیکی و پلاستیک کشف کردند.
روش توسعه داده شده توسط رامامورتی و همکارانش ۱۰۰ برابر سریعتر از امکانات حال حاضر هنری است. این روش نیازمند حداقل منابع محاسباتی است و می تواند در انیمیشن استفاده شود. روش های حال حاضر تنها می توانند تابش نور رو در عکس تولید کنند.
رندر دقیق ظاهر متریال همیشه یکی از امکانات بحرانی گرافیک های کامپیوتری بوده و این مساله با ظهور رزولوشن بالاتر صفحه نمایش حتی بیشتر اهمیت پیدا کرده است.
در رویکرد استاندارد مدلسازی بازتاب نور بروی سطوح این فرض را در نظر میگیریم که سطوح در سطح پیکسلی صاف هستند. اما این در دنیای واقعی برای مواد آهنی، پارچه، چوب و غیره صدق نمیکنه. بعنوان یک نتیجه، با روش های موجود، این سطوح نویزی، دون دون و زیادی براق به نظر میرسند.
دانشمندان علوم کامپیوتر از این روش استفاده کردند تا پوشش خش دار با دانه های متالیک رو بروی در این ماشین مدل کنند.
رامامورتی می گوید که در حال حاضر الگوریتمی وجود ندارد که بتواند بطور پربازدهی ظاهر ناهموار بازتاب واقعی نور را رندر بگیرد. این کشف در گرافیک های کامپیوتری مدرن غیرمعموله بطوریکه هر صحنه را می توان با توان محاسباتی معمولی رندر گرفت.
راه حل محققان این بوده که هر پیکسلی از سطح ناصاف و در هم را به بخش هایی پوشیده شده با هزاران نقاط بازتابی نور کوچکتر از یک پیکسل به نام میکروفاست (microfacets) تقسیم بندی کنند. این تیم سپس بردار عمود بر سطح هر کدام از مواد میکروفاست که نرمال نقطه نامیده می شود را محاسبه کردند. این بردار نرمال کلید کشف بازتاب نور از سطح است.
برای هر صحنه ای که با گرافیک کامپیوتری تولید می شود، میکروفاست های روی سطح، نور را به دوربین مجازی کامپیوتر زمانی بازتاب می دهند که بردار نرمال دقیقا در میانه ی راه بین اشعه منبع نور و اشعه ی نوریست که از سطح بازتابانده می شود. دانشمندان کامپیوتر توزیع نرمال ها رو بروی هر کدام از میکروفاست ها محاسبه کردند. اونها از این توزیع استفاده کردند تا بفهمند که کدامیک از نرمال ها در موقعیت میانه قرار دارند.
کلید سرعت الگوریتم، توانایی اون برای تخمین توزیع نرمال بروی هر محل سطح است که به آن توزیع موقعیت بردار نرمال اطلاق می شود. این موجب می شود که الگوریتم بتواند بسادگی مقدار نور بازتابیده مجموع را با سرعتی فراتر از روش های قبل محاسبه کند. استفاده از این روش تا محاسبه ی تک تک میکروفاست ها نسبت به بازتاب نور در وقت زیادی صرفه جویی می کند و توان مورد نیاز محاسباتی را کاهش می دهد.
دانشمندان از این روش استفاده کردند تا این مبل چرمی رو بروی کف چوبی ایجاد کنند.
دیدگاه خود را مطرح کنید