User:Ani Esayan

Radiosity գլոբալ լուավորության ալգորիթմ է, որը օգտագորթվում է 3D համակարգչային գրաֆիկայի մատուցմում:Radiosity վերջավոր տարրերի մեթոդի կիրառումն է, մատուցման հավասարման լուծունը հարթ մակերաեսով տեսարանի համար: Ի տարբերություն Monte Carlo մեթոդի(օրինակ ուղղու հետևում), որը լուծում է բոլոր տեսակի լուսավոր ուիները,տիպիկ Radiosity մեթոդը միայն հաշվում է ուղղիների համար , որոնք թողնում են լուսավոր մակերես և արացոլվում են ժամանակի որոշակի հատվածում նախքան աչքին հարվածելը:Այդպիսի ուղիները ներկայացվում են որպես  "LD*E":Radiosity հաշվարկները անկախ տեսակետներ են , որոնք  առաջացնում են ներգրավված հաշվարկներ, բայց ստիպում են նրանց լինել օգտակար բոլոր տեսակետներից: Radiosity մեթոդները առաջին անգամ զարգացվել են 1950-ական թթ., ջերմատեխնիկայում:Ավելի ուշ նրանք զտվեցին հատուկ մատուցման խնդիրների դիմման համար համակարգչային գրաֆիկայում 1984թ. Քորնելի համալսարանի հետազոտողների կողմից. Քենդի Գորալ, Քեննետ Ե Տորրենս, Դոնալդ Պ. Գրինբերգ և Բ. Բեթթլ:Modeling the interaction of light between diffuse surfaces",, Համակարգչային գրաֆիկա, Vol. 18, No. 3. Նշանավոր Radiosity շարժիչները լուսավորվել են երկրաչափությունում, ինչպիսիք են Battlefield 3, Need for Speed: The Run, և ուրիշներ: Լուսային տեսարան – Autodesk 3D, Form-Z, Render Zone Plus` Autodesk-ի կողմից:Լուսային ալիքներ  3D-ում և EIAS-ում:

Վիզուալ բնութագրեր
Radiosity-ի հաշվարկների ընդգրկումը տրամադրման գործընթացում հաճախ տալիս է ռեալիզմի տարրեր պատրաստի տեսարանին, շնորհիվ այն բանի , որ կրկնօրինակում է  ռեալ աշխարհի երևույթները:Քննարկենք մի պարզ սենյակի տեսարան: Ձախ կողմի նկարը  տպիկիկ անմիջական լուսավորման ցուցանմուշ է: Կա 3 տիպի  լուավորում. այս տեսարանում  ,որը մասնավորապես ընըրված է  և տեղադրված է  արտիստի կողմից, ռեալիստական լուսավորման միտում կա. վատ լուսավորում ստվերներով(տեղադրված է պատուհանից դուրս, հատակին լույսը գցելու համար), շրջապատող լուսավորում և ուղղորդված լուսավորում  առանց ստվերների:

Աջ կողմի նկարում ցուցադրված է radiosity ալգորիթմի օգտագործումը:Կա միայն մեկ լույսի աղբյուր. երկնքի պատկերը գտնվում է պատուհանից դուրս:Տարբերությունները նշված է:Սենյակը լուսավորվում է լույսով: Հատակի վրա տեսանելի են թեթևակի ստվերներ և նուրբ լոիսային էֆեկտները նկատելի են ողջ սենյակում : Ավելին, գորգի կարմիր գույնը արտապատկերվում է մոխրագույն պատերի վրա, տալով դրանց փոքր ինչ ջերմ տեսք: Այս էֆեկտներից ոչ մեկը հատու ընտրված և մշակված չէ արտիստի կողմից:

Radiosity ալգորիթմի նկարագրությունը
Ցուցադրող տեսարանների մակերեսները միմյանցից բաժանված են մեկ կամ ավելի փոքր մակերեսների : Տեսողական գործոնը հաշվարկվում է յուրաքանչյուր կտորի մասի համար:Տեսողական գործոնները (նաև հայտնի է ձևի գործոն) նակարագրող գործակիցներ են, թե ինչքան լավ հատվածները կարող են նայել մեկը մյուսին : Հատվածները որոնք շատ հեռու են միմյանցից  կամ ուղղորդված անկյունում, հարաբերականորեն շեղված մեկը մյուսից , կունենան ավելի փոքր տեսարանի գործոններ: Եթե մյուս հատվածները մեկ ուղղու վրա են , տեսարանի գործոնները կնվազեն կամ կլինեն զրոյական , կախված նրանից օքուլյացիան  մասնակի է թե  անբողջական: Տեսարանի գործոնները օգտագործվում են որպես գործակիցներ ներկայացվող հավասարման գծային ձև , որը զիջում է հավասարումների գծային ձև , որը արտադրում է հավասարումների գծային համակարգ:Պրոգրեսիվ    radiosity –ին լուծում է համակարգը:Այսպես , ամեն բազմակրկնությունից հետո, մենք ունենք միջանկյալ  radiosity արժեքներ հատվածների համար : Այդ միջանկյալ հատվածների արժեքները համապատասխանում են ցատկումային մակարդակներին : Այսինքն մեկ բազմակրկնությունից հետո մենք իմանում ենք լույսի մեկ ցատկից, հետո ինչպես է նայվում տեսարանը, հետո երկու անգամ երկու ցատկ և այլն: Պրոգրեսիվ radiosity-ն օգտակար է տեսնելու միջանկյալ տեսարանի տեսքը :Նաև օգտվողները կարող են դադարեցնել բազմակրկնությունը, անագմ եթե պատկերը բավականին լավ է նայվում, այլ ոչ թե սպասել թվային զուգամիտությունների հաշվարկին:



Մյուս տարածված մեթոդը, radiosity հավասարումը լուծելու համար “ կրակող radiosity” –ն է  որը  բազմակրկնորեն լուծում է radiosity հավասարումը “ կրակելով”  լույսը հատվածից, յուրաքնչյուր քայլին ամենաշատ սխալներով:Առաջին  անցումից հետո, միայն այն հատվածները , որոնք լույսի անմիջական գծի վրա են , արձակվող հատվածը կլուսավորվի :Երկրորդ անցումից հետո ավելի շատ հատվածներ կդառնան լուսավոր , քանի որ լույսը սկսվում է ցատկից տեսարանի շուրջը: Տեսարանը շարունակում է ավելի և վերջիվերջո հասնում է կայուն վիճակի:

Մաթեմատիկական ձևակերպումները
Հիմնական  radiosity   մեթոդն ունի իր հիմքերը ջերմային ճառագայթման տեսության մեջ, սկսած նրանից որ  radiosity –ին լույսի էներգիայի ծավալի փոխանցումը մակերեսների մեջ հաշվելու վրա: Հաշվարկները պարզեցնելու նպատակով , մեթոդը ենթադրում է , որ բոլոր սփռումները անթերի ջևով ցրված են: Հետո այս բրիքդաունը լույսի էներգիայի փոխանցման ծավալը կարող է հաշվարկվել օգտագործելով հայտնի արտացոլվող հատվածի արտացոլումը համեմատում է 2 հատվածների երկրաչափական ուղղվածությամբ և կարելի է մտածել նաև ընհանուր հնարավորությունների արձակման տարածքի խմբակցություն, որը ընդգրկաված է երկրորդ հատվածում: Ավելի ճիշտ radiosity B մեկ միավոր տարածքի էներգիան է, լուսավորված հատվածի մակերեսին մեկ դիսկրետ ժամանակային ինտեվալում  և  արտանետված ու արտացոլված էներգիայի համադրությունն է :


 * $$B(x)\, dA = E(x) \, dA +\rho(x) \, dA \int_{S}B(x') \frac{1}{\pi r^2} \cos\theta_x\cos\theta_{x'} \cdot \mathrm{Vis}(x,x') \,\mathrm dA'$$

որտեղ •	B(x)i dAi x կետի  շուրջ փոքր dAi  տարածքում թողնված ընդհանուր էներգիան է •	E(x)i dAi արտանետված էներգիան է •	p(x) կետի արտացոլումն է •	S նշանակում է, որ x' փոփոխականի ինտեգրումը տարածվում է տեսարանի ողջ մակերեսի վրա •	r x -ի և x'-ի միջև ընկած հեռավորությունն է •	 θx և θx' – x և  x'  միջև գծով միաված անկյուններն են •	Vis(x, x' ) տեսանելի ֆունկցիան է, սահմանված կարգով լինում է 1, եթե 2 կետերը  և միմյանց տեսանելի են , և 0 եթե  այդպես չէ

Եթե մակերեսները մոտավոր են կախված հատվածների սահմանված թվից, դրանցից յուրաքանչյուրը , որը վերցվել է ունենալեւ համար հաստատուն radiosity Bi  և արտանետված pi , վերևի հավասարումը տալիս է radiosity դիսկրետ հավասարում:
 * $$B_i = E_i + \rho_i \sum_{j=1}^n F_{ij} B_j$$

որտեղ   Fij  երկրաչափական տեսարանի գործակիցներն են,  j  ճառագայթման և   i հատվածում հաստատվելու համար: Այս հավասարումը կարող է հետո կիրառվել յուրաքանչյուր հատվածի համար: Հավասարումը մոնոխռոմատիկ է, այդ իսկ պատճառով գունավոր radiosity տրամադրումը պահանջում է յուրաքանչյուր պահանջվող մասի հաշվարկ:

Լուծման մեթոդները
Հավասարումը ֆորմալ ձևով կարող է լուծվել, որպես մատրիցային հավասարում , վալով վեկտորի լուծում
 * $$B = (I - \rho F)^{-1} E \;$$

Սա տալիս է ամբողջ «անվերջ ցուցակների» լուծում անմիջականորեն  B -ին : Հավասառումը կարող է լուծվել ինտերատիվորեն, պարբերաբար կիրառելով միակ ցատկ  վերևի թարմացման բանաձևով: Ֆորմալորեն սա մատրիցային հավասարման լուծում է Ջակոբսի կրկնության կողմից: Որովհետև ρi արտանետումները 1-ից ավելի քիչ են : Այս սխեման  զուգամիտվում է արագորեն, որովհետև որպես կանոն պահանջվում է միայն բազմակրկնություն , ճիշտ պատասխան ստանալու համար: Մատրիցային հավասարումների լուծումների համար կարող են օգտագործվել օրինակ    Gauss–Seidel  մեթոդը , որտեղ նորացված են արժեքները  յուրաքանչյուր հատվածի համար: Սա հայտնի է ոպես  ալգորիթմի կրակող տարբերակ , ի տարբերություն հավաքող տարբերակի:Օգտագործելուվ տեսարանի գործոնի փոխադարձությունը  Ai Fij = Aj Fji  , թարմացված հավասարումը կարող է նաև ցրվել Fij տեսարանի գործոնի տեսանկյունից.
 * $$A_i B_i = A_i E_i + \rho_i \sum_{j=1}^n A_j B_j F_{ji}$$

Երբեմն սա հայտնի է որպես “հզոր” ձևակերպում, դա հիմա յուրաքանչյուր էլեմանտի փոխանցման ուժն է, որը նորացվում է , այլ ոչ թե դրա radiosity –ն: Fij տեսարանի գործոնը կարող է ինքնիրեն հաշվվել տարբեր ձևերով: Վաղ մեթոդները օգտագործում էին  կիսախորանարդներ(մշակվել է 1985թ.): Կիսախորանարդի  մակերեսը բաժանվում էր   պիկսելների(ինչպես քառակուսիների), որոնցից յուրաքանչյուր տեսարանի գործոն կարող էր վերլուծորեն հեշտությամբ հաշվարկվել: Ամբողջ  ձևի գործոնը կարող էր լինել մոտավոր, ավելացնելով յուրաքանչյուր փոքր քառակուսիները: Կիսախորանարդների նախագծումը , որը կարող էր հարմարվել ստանդարտ մեթոդներից պոլիգոնների տեսանելիության որոշմանը նույնպես լուծում է  միջամտվող հատվածների խնդիրը մասամբ: Սակայն այս բոլորի հաշվարկը բավականին թանկ  է , քանի որ իդեալական ձևի գործոնները պետք է բխեն հատվածների ամեն հնարավոր զույգից , հանգեցնելով հաշվարկի աելացմանը , որպես հատվածների թվի ավելացում: Սա կարող է որոշակիորեն կրճատվել օգտագործելով բինար ծառ , նվազեցնելու համար ժամանակի անիմաստ ծախսը,որոշելով որ հատվածներն են ամբողջությամբ  թաքնված մյուսներից ` բարդ տեսարանում: Նոր մեթոդները ներառում են ադապտիվ ինտեգրումը:

NIST Report NISTIR-6925, see also http://view3d.sourceforge.net/

Ստուգման մոտեցումներ
Այս թարմացումները կարող են գնահատվել ըստ ստուգման մեթոդների, առանց երբևիցե ստիպված լինելու հաշվելու գործոնը  հստակորեն: 1990 – ակն թթ. Կեսերից սկսած նման ստուգման մոտեցումները եղել են մեթոդներ ամենաշատ օգտագործված գործնական  radiosity հաշվարկների համար: Հավաքված ինտենսիվությունը կարող է գնահատվել ըստ արտադրող մի շարք նմուշների, մեկ միավորի շրջանակում , վերածվելով կիսագնդի:Ընդհանուր հավաքած ինտենսիվության գնահատումը  դա միայն ռադիոսիթիների միացումն է հայտնաբերված յուրաքանչյուր ճառագայթներից: Համանման ձևով հզոր ձևակերպումները ուժը կարող են բաժանել արձակելով շատ ճառագայթներ, ճառագայթահարելով նույն ձևով  և տարածելով ուժը յուրաքանչյուր տարրի միջև հավասարապես:Սա էապես նույն բաշխումն է , որը ուղին հետևող ծրագրով պետք է համեմատի հետ եկած ցրվող քայլի հետ:Այս մոտեցումը ինչ-որ չափով  ներկայացնում է երկու տեխնիկաների միացում. հիմնական տարբերություններն են, որ  radiosity տեխնիկան նպատակ ունի կառուցելու բոլոր տեսարանների մակերեսների փայլի բավականաչափ ճշգրիտ քարտեզ , այլ ոչ թե ուղղակի տվյալ պատկերի ներկայացունը:

Հաշվարկման ժամանակի նվազեցումը
Չնայած իր հիմնական ձևերին radiosity –ին միտում ունի կվադրատորեն աճման ` ժամանակի հաշվարկման մեջ ավելացված երկրաչափությունով (մակերեսներ և հատվածներ). սա չպետք է լինի միայն գործոն: Radiosity խնդիրը կարող է արտահայտվել որպես մատուցման խնդիր: Ամեն դեպքում հաշվարկվող հաշվարկման ժամանակը աճում է միայն հատվածների թվի հետ : Կառուցվածքային քարտեզի աղոտված տարածքները համապատասխանում են անկյուններին, միացումներին ու խորություններին և կիրառելով դրանք ինքնաորոշման կամ ցրված-քարտեզման միջոցով, radiosity –ին ինչպես հատավածի շփման ազդեցություն կարող է ստեղծվել  սքանլայն ստանդարտի հետ : Radiosity լուծումները կարող են արծածվել իրական ժամանակում  Lightmaps-ի միջոցով գործող համակարգչի էկրանի վրա, ստանդարտ երկրաչափական արագացման  պարատուրայի հետ:

Առավելությունները
Radiosity ալգորիթմի առավելություններից մակը այն է, որ այն համեմատաբար հեշտ է բացատրել և իրականացնել: Սա դարձնում է օգտակար ալգորիթմ ուսանողներին ուսուցանելու գլոբալ լուսավորման ալգորիթմի մասին : Տիպիկանմիջական լուսավորման տարածողները արդեն պարունակում են գրեթե ալգորիթմները (հեռանկարային վերափոծումները, կառուցվացքային քարտեզները, թաքնված մակերեսի հեռացումը) իրականացնելու համար radiosity-ն:Մաթեմատիկական ուժեղ ըմբռնությունը չի պահանջում հասկանալ և իրականացնել այս ալգորիթմը:

Սահմանափակումները
Սիպային radiosity մեթոդները միայն հաշվում են  LD*E ձևի լուսավոր հատվածները, հատվածները , որոնք սկսվում են լուսային տեսարանով և կատարում են բազմաթիվ ցատկեր նախքան աչքին հասնելը: Չնայած կան բազմաթիվ մոտեցումներ այլ լուսավորման ազդեցություններին ինտեգրվելու համար, ինչպես օրինակ հայելանման և փայլուն արտացոլումները , radiosity վրա հիմնված մեթոդները սովորաբար չեն լուծում ամբողջական մատուցման հավասարումը:

Հիմնական radiosity-ին նաև ունի խնդիր կարգավորելու հանկարծակի փոփոխությունները ` տեսանելիությունում (օրինակ բարդ եզրերով ստվերներ) կոպտության պատճառով:

Տերմինալոգիայի մասին կարգաբերումներ
Radiosity –ն թերևս առաջին մատուցման ալգորիթմն էր համատարած օգտագործմամբ, որը  բացատրվում էր անուղղակի ցրված լուսավորմամբ:Ավելի վաղ տարածման ալգորիթմները, իչպես օրինակ  Սպիտակեցնող –ոճի ճառագայթները հսկող , ունակ թին համակարգչային ազդեցությունների , օրինակ արտացոլումները , բեկումները և ստվերները , բայց չնայած լինելով ավելի գլոբալ երևույթներ , այս էֆեկտները հաճախ չէին նշվում որպես  “գլոբալ”[[ լուսավորում: Որպես հետևանք ,[[”գլոբալ լուսավորման” շփոթվում է  “սփռված լուսավորման”  հետ  և “Radiosity”-ն էլ շփոթվում է  “գլոբալ” լուսավորուման հետ, խոսակցականում: Radiosity մեթոդը ներկայիս համակարգչային գրաֆիկայի համատեքստում բխում է (և հիմնականում նույնն է) ջերմային փոխանցման radiosity մեթոդից: Այս համատեքստում radiosity մակերեսի վրա թողնված ընդհանուր ռադիացիոն հոսք է (երկուսնել արտացոլված և վերաճառագայթված):

Արտաքին հղումները

 * Radiosity Overview, from HyperGraph of SIGGRAPH (provides full matrix radiosity algorithm and progressive radiosity algorithm)
 * Radiosity, by Hugo Elias (also provides a general overview of lighting algorithms, along with programming examples)
 * Radiosity, by Allen Martin (a slightly more mathematical explanation of radiosity)
 * RADical, by Parag Chaudhuri (an implementation of shooting & sorting variant of progressive radiosity algorithm with OpenGL acceleration, extending from GLUTRAD by Colbeck)
 * ROVER, by Tralvex Yeap (Radiosity Abstracts & Bibliography Library)
 * Radiosity Renderer and Visualizer (simple implementation of radiosity renderer based on OpenGL)
 * Enlighten (Licensed software code that provides realtime radiosity for computer game applications. Developed by the UK company Geomerics)

Category:3D computer graphics Category:Heat transfer

Radiozita Radiosity (Computergrafik) Radiosidad Radiositeo Radiosité 라디오서티 Izračenje Radiosity Radiosity Radiosity ラジオシティ Metoda energetyczna Radiosity 辐射度算法 Radiosity