Ocluzia ambientală

Model la care s-a aplicat numai lumină difuză

Model la care s-a aplicat numai ocluzia ambientală

Model la care s-au aplicat ambele efecte

Ocluzia ambientală este o metodă de umbrire utilizată în grafica computerizată 3D care ajută la conferirea realismului modelelor de reflecție locale, deoarece ia în considerare atenuarea luminii în apropierea volumelor ocluse. Spre deosebire de metodele locale, cum ar fi umbrirea Phong , ocluzia ambientală este o metodă globală, adică iluminarea fiecărui punct este o funcție a geometriei scenei. Oricum, este o aproximare aproximativă a întregii iluminări globale . Aspectul generat doar de ocluzia ambientală este similar cu cel al unui obiect într-o zi înnorată.

Operațiune

Ocluzia ambientală este de obicei calculată prin tragerea razelor în fiecare direcție de la suprafață. Razele care ajung la fundal sau „cer” cresc luminozitatea suprafeței, în timp ce cele care interceptează un alt obiect nu adaugă nici o iluminare. Ca rezultat, punctele înconjurate de multe alte geometrii sunt redate în umbră, în timp ce punctele mai libere de dezordine sunt mai clare.

Ocluzia ambientală este legată de umbrirea accesibilității , care se bazează pe ușurința cu care un anumit element (praf, lumină etc.) poate ajunge la fiecare punct al unei suprafețe (gândiți-vă la un obiect poros în care găurile sunt mai puțin accesibile tind să obțină acoperit de praf). ^[1] A avut succes în producția de animație datorită relativității sale simple și eficienței. În jargonul de ocluzie ambientală se mai numește „lumina cerului”.

O caracteristică bună a acestei metode de umbrire este că oferă o mai bună percepție a formei tridimensionale a obiectelor prezentate. Acest fapt este raportat de rezultatele experimentelor care demonstrează redarea superioară a adâncimii produsă de iluminarea uniformă difuză cu „lumina cerului” în comparație cu „iluminarea directă”. ^[2]

Ocluzie $A(x)$ ${\ displaystyle A (x)}$ $A (x)$ a punctului $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ pe o suprafață normală $\mathbf {n}$ ${\ displaystyle \ mathbf {n}}$ $\ mathbf {n}$ poate fi calculat prin integrarea funcției de vizibilitate pe emisferă $\Omega$ ${\ displaystyle \ Omega}$ $\Omega$ în ceea ce privește proiecția unghiului solid:

A(x)={\frac {1}{\pi }}\int _{\Omega }V(x,\omega )(\omega \cdot \mathbf {n} )\,d\omega

{\ displaystyle A (x) = {\ frac {1} {\ pi}} \ int _ {\ Omega} V (x, \ omega) (\ omega \ cdot \ mathbf {n}) \, d \ omega}

{\ displaystyle A (x) = {\ frac {1} {\ pi}} \ int _ {\ Omega} V (x, \ omega) (\ omega \ cdot \ mathbf {n}) \, d \ omega}

unde este $V(x,\omega )$ ${\ displaystyle V (x, \ omega)}$ ${\ displaystyle V (x, \ omega)}$ este funcția de vizibilitate a $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ de-a lungul direcției $\omega$ ${\ displaystyle \ omega}$ $\omega$ . Ocluzia ambientală este 0 dacă punctul este complet înconjurat de obiecte, 1 dacă este complet liber de ele.

În practică, se utilizează diferite tehnici pentru aproximarea acestei integrale, cea mai directă este probabil cea care implică utilizarea metodei Monte Carlo pentru a urmări razele din punctul $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ și evaluați intersecțiile cu geometria scenei ( casting casting ). O altă abordare (mai potrivită pentru accelerarea hardware) este rasterizarea geometriei văzute din punct $X$ ${\ displaystyle x}$ $X$ (căruia i se atribuie culoarea neagră) pe fundal (căruia i se atribuie culoarea albă) și apoi ia în considerare o medie ponderată a porțiunilor rasterizate. Această din urmă metodă este un exemplu de abordare „inside-out” (sau „adunare”), în timp ce alți algoritmi (cum ar fi ocluzia ambientală a hărții de profunzime ) utilizează tehnici de difuzie optică sau „outside-in”.

În plus față de valoarea de ocluzie ambientală, este adesea generat un vector normal îndoit $\mathbf {n} _{b}$ ${\ displaystyle \ mathbf {n} _ {b}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {n} _ {b}}$ care indică media direcțiilor libere de greutăți. Poate fi folosit pentru a găsi strălucirea incidentelor dintr-o hartă de mediu pentru a aproxima lumina bazată pe imagini . Cu toate acestea, există unele cazuri în care direcția vectorului normal îndoit este o reprezentare falsă a direcției dominante de iluminare.

Notă

^ Redarea bazată fizic a suprafețelor corodate și îmbătrânite: umbrirea accesibilității
^ Discriminarea adâncimii de la umbrire sub iluminare difuză , MS Langer și HH Buelthoff, Percepție. 29 (6) 649-660, 2000.

Elemente conexe

linkuri externe

Harta de adâncime bazată pe Ocluzia ambientală , la andrew-whitehurst.net .
Note asortate despre ocluzia ambientală , pe cs.unc.edu . Adus la 16 august 2008 (arhivat din original la 5 septembrie 2008) .

[1] Redarea bazată fizic a suprafețelor corodate și îmbătrânite: umbrirea accesibilității

[2] Discriminarea adâncimii de la umbrire sub iluminare difuză , MS Langer și HH Buelthoff, Percepție. 29 (6) 649-660, 2000.

[1]

[2]