A modern technológiák minőségének javítása 3D képek - Aleksey Ignatenko

textúra szűrés

Dekorszórás lényeges eleme a mai 3D-s alkalmazások, nem sok a háromdimenziós modell, sokat veszít a vizuális fellebbezést. Azonban a folyamat alkalmazása a textúra a felület nem anélkül műtermékek és a megfelelő eljárások ezek elnyomása. A világ a háromdimenziós játékok és akkor ott vannak a speciális kifejezéseket, mint a „MIP-mapping”, „tri-lineáris szűrés”, stb amely pontosan viszonyul ezeket a módszereket.

Egy konkrét esetben a aliasing hatás, előzőekben tárgyalt, a hatása a aliasing texturált felületek, ami sajnos nem lehet eltávolítani módszerekkel multi- vagy supersampling fentebb leírtak szerint.

Képzeljünk el egy fekete-fehér kockás nagy, szinte végtelen méretű. Tegyük fel, hogy felhívjuk a táblán a képernyőn, és nézd meg, hogy enyhe szögben. A kellően távoli telephelyek fedélzeten méretei sejt elkerülhetetlenül csökken a mérete egy-egy pixel vagy kevesebb. Ez az úgynevezett redukciós optikai textúra (minification). Két pixel textúra „harc” a birtokában a képernyő pixel, ami egy kellemetlen villódzás, amely egyfajta aliasing hatás. Növelése a képernyő felbontása (tényleges vagy hatásos) segít csak egy kicsit, mert kellően távoli objektumok részletes textúrák még kisebbé válik pixel.

Másrészt, a legtöbb közeli része a tábla nekünk elfoglalni nagy területet a képernyőn, és meg lehet nézni a hatalmas pixel textúra. Ez az úgynevezett optikai zoom textúra (nagyítás). Bár ez a probléma nem olyan elterjedt, hogy csökkentse a negatív hatást az is szükséges, hogy harcolni.

Ez a textúra sakktábla

Plane textúra leképezve. Ügyeljen arra, hogy a származó torzulások a sejt-

A problémák megoldására állományjavító használnak úgynevezett textúra szűrés. Ha érti a folyamatot a rajz egy háromdimenziós tárgy egy textúra leképezett, akkor látható, hogy a számítás a szín a pixel, mintha „éppen ellenkezőleg” - első a képernyő pixel, amelyet kivetítve egy bizonyos ponton az objektumot, majd ezen a ponton minden pixel a textúra alá tartozó, azt. Válogatás textúra pixel és ezek kombinációja (átlagoló), így a végleges színét a pixel és szitaszűréssel nevű textúra.

7. ábra: A képernyő terület és a képet a textúra

A folyamat során a textúrálása minden képernyő pixel van rendelve egy koordinátát textúra, és ez a koordináta nem feltétlenül egész szám. Sőt, a pixel megfelel egy bizonyos területen a kép textúrája, ami meg több képpont a textúra. Nevezzük ezt alkotó területen egy pixel a textúra. Belső részei a fedélzeti képernyő pixel lesz sokkal kisebb, mint a pixel textúra és hasonlók benne tárolt (a kép tartalmazza a pixel textúra). A távoli Megfordítva, egy nagy számú textúra képpont (kép több olyan pont textúra) kap minden pixel. Egy képpont lehet különböző formájú, és általában, jelentése egy tetszőleges négyszög.

Vegyünk egy másik textúra szűrési technikák és ezek variációi.

Legközelebbi szomszéd (legközelebbi szomszéd)

Ebben a legegyszerűbb, az eljárás a szín pixel egyszerűen kiválasztja a legközelebbi megfelelő pixel színét textúra. Ez a módszer a leggyorsabb, de a legkevésbé minőség. Sőt, még csak nem is egy speciális szűrési módszer, de csak oly módon, hogy válasszon ki legalább néhány textúra pixel megfelel a képernyő pixel. Széles körben használják eljövetele előtt hardvergyorsítók együtt előfordulása, amely képes használni több kvalitatív módszerekkel.

Szűrés legközelebbi szomszéd

Bilineáris szűrés (bilineáris)

Bilineáris szűrés négy pixel textúra legközelebb a jelenlegi pontot a képernyőn, és a kapott szín eredményeként meghatározott hozzákeverjük a színek ezen pixel egy bizonyos hányadát.

Szűrés a legközelebbi szomszéd és bilineáris szűrés jól működik elég, ha először is a csökkentés mértékét a textúra kicsi, másrészt, amikor látjuk a textúra egy derékszög, azaz frontálisan. Mi ennek az oka?

Ha figyelembe vesszük, a fent leírtak szerint, a „kép” a képernyő pixel a textúra, ha egy erős csökkenését lesz benne egy csomó textúra képpont (akár az összes pixel!). Sőt, ha megnézzük a textúra szöget, a kép jelentősen megnövelhető. Mindkét esetben a leírt módszer nem fog megfelelően működni, mert a szűrő nem „megragadni” a vonatkozó textúra pixel.

Ezen problémák megoldására, használja az úgynevezett MIP-mapping és anizotrop szűrés.

MIP Mapping

A jelentős csökkenés az optikai pont a képernyő megfelelhet egy csomó textúra pixel. Ez azt jelenti, hogy a végrehajtás még a jó szűrő igényel sok időt átlagosan minden pontján. Azonban a problémát meg lehet oldani, ha létre és tárolhatja változata a textúra, amelyben az értékeket átlagolni kell előre. És a színpadon, képalkotó pixel megkeresi a szükséges változata az eredeti textúra és az értéke belőle.

A kifejezés származik a latin Mipmap multum a hurut - sok kicsi. Ha ezt a technológiát a grafikus gyorsító memória mellett egy kép textúrája van tárolva a készlet az ő miniatűr, minden új, pontosan kétszer kevesebb, mint az előző. Ie a textúra mérete 256x256 128x128 emellett a tárolt képek, 64x64 stb akár 1x1.

Ezután minden egyes pixel kiválasztott megfelelő szinten Mipmap (minél nagyobb a „kép” a pixel a textúra, a kisebb Mipmap vesszük). További Mipmap értékeket lehet átlagolni bilineáris vagy a legközelebbi szomszéd eljárás (a fent leírtak szerint), és a további szűrést között történik a szomszédos Mipmap szintek. Ez a szűrési nevezzük tri-lineáris. Ez biztosítja, nagyon magas minőséget és széles körben használják a gyakorlatban.

9. ábra Mipmap szintek

Azonban a probléma a „feszített” képpont a textúra is. Csak emiatt a fórumon a távolból úgy néz ki, nagyon homályos.

anizotróp szűrés

Anizotróp szűrés - a textúra szűrés, különös tekintettel az ügy hosszúkás képpont textúra. Tény, hogy ahelyett, hogy a tér a szűrő (mint a bilineáris szűrés) használunk meghosszabbodik, így több minőségi válasszon ki egy színt a kijelző pixel. Ez a szűrés használják együtt mipmeppingom és amely nagyon jó minőségű eredményeket. Vannak azonban hátrányai: a megvalósítása anizotrop szűrés meglehetősen bonyolult, és akkor aktiválódik, amikor a húzási sebesség jelentősen csökken. Anizotróp szűrés támogatja a legújabb generációs NVIDIA és az ATI GPU. És különböző szintű anizotrópia - minél több a szint, annál több „feszített” pixeles képeket lehet feldolgozása és annál jobb a minőség.

Összehasonlítás szűréseket

Az eredmény a következő: hogy elnyomja aliasing leletek textúra hardverek több szűrési módszerek, amelyek különböznek a minőség és a sebesség. A legegyszerűbb módszer szűrés - legközelebbi szomszéd (ami valójában nem harcolni a tárgyak, hanem egyszerűen kitölti pixel). Ki leggyakrabban használt bilineáris szűrés MIP-mapping és trilinear szűrés. Az elmúlt években a grafikus processzorok kezdtek, hogy fenntartsák a legmagasabb minőségi szűrő üzemmód - anizotróp szűrés.

Bump-mapping (Bump mapping)

Bump-mapping (bump mapping) - egyfajta vizuális hatásokat, amelyek célja, hogy megteremtse a benyomást „durva” vagy egyenetlen felületre. A közelmúltban, a használata bump-mapping már szinte szabvány játék alkalmazásokhoz.

Az alapötlet a bump-mapping - használja textúrák közötti kölcsönhatás szabályozására a fény a tárgy felületén. Ez lehetővé teszi, hogy adjunk a kis részletek növelése nélkül háromszögek száma. A természetben megkülönböztetünk kisebb szabálytalanságokat felületek az árnyékban: minden dudor lesz egyrészt a fény, és a többi - sötétben. Tény, hogy a szem nem tudja megkülönböztetni változások a felület alakja. Ezt a hatást használják bump-mapping technológia. Egy vagy több további textúra rótt a tárgy felületén, és kiszámításához használt megvilágítás a tárgy pont. Ie a tárgy felületén nem változott, csak illúzió szabálytalanságok.

Számos módszer létezik a bump-mapping, de mielőtt rátérnénk a tekintik őket, meg kell, hogy kitaláljuk, hogyan kell beállítani a megfelelő felületi egyenetlenségek. Mint már említettük, az erre a célra, további textúrák, és ők is különböző típusúak lehetnek:

normál térkép. Ebben az esetben, minden egyes pixel eltárolja a további textúra vektor merőleges a felületre (normál), kódolt formában színes. A merőlegesek használják világításra számítás.

elmozdulás térkép. elmozdulás térkép egy textúra szürkeárnyalatos, minden pixel, amely tárolja az eltolás az eredeti felületet.

Ezek a textúrák állítjuk elő tervezők háromdimenziós modellek geometriai és alapvető textúrák. Vannak olyan programokat is, hogy megkapja a normális térképeket vagy elmozdulás automatikusan

Előfeldolgozott bump-mapping (előre kiszámított bump mapping)

Textúrák, hogy tárolja az információt a tárgy felületén létrehozott előre, mielőtt a képalkotó fázisban a fényerő néhány pontot textúrák (és így a felület), a tárgy és a többi árnyalat. Továbbá, míg a rajz hagyományos szerkezetű.

Ez a módszer nem igényel algoritmikus csíp rajzolás közben, de sajnos, felületi változásokat megvilágítás, ha változik a helyzet a fényforrás vagy a tárgy nem fordul elő. És anélkül, hogy ez igazán sikeres szimuláció az egyenetlen felület jön létre. Hasonló módszert alkalmaznak a statikus részei a jelenet, gyakran szintek építészet stb

Bump mapping dombornyomással (domborítás bump mapping)

Ezt a technológiát alkalmazták, az első grafikus processzor (NVidia TNT, TNT2, GeForce). A létrehozott objektum egy fénytörési térkép. Rajz zajlik két szakaszból áll. Az első szakaszban pixelenként kiszorításos álló térképet önmagával. Ebben a második példányt eltolódik egy kis távolságot az irányt a fényforrást. Ez a következő értelemben: pozitív változást meghatározott értékek világító pixel, negatív - az árnyékban pixel. Ezt az információt arra használjuk, hogy módosítsa a megfelelő színű pixelek fő textúra.

Bump mapping dombornyomásos nem igényel támogató hardver pixel shader, de ez nem működik jól a viszonylag nagy felületi egyenetlenségek. Továbbá, a tárgyak nem mindig meggyőző, ez erősen függ a szög, ahol nézni a felszínre.