User:RodžersPunka

Datorgrafikā, vides kartēšana, [1] [2] [3] vai atspoguļojumu kartēšanu, ir efektīva uz attēlu balstītas apgaismojuma tehnika, lai simulētu atstarojošu virsmas effektu, izmantojot iepriekš izveidotas tekstūras attēlu. Tekstūras tiek izmantota, lai uzglabātu objekta apkārtējās apkārtējas vides attēlu.

Tiek izmantoti vairāki veidi, kā uzglabāt apkārtējās vides attēlu. Pirmā metode bija sfēras kartēšana, kurā viena tekstūra satur attēlu apkārtni, kā atspulgu spoguļveida sfērā. Tā ir gandrīz pilnībā aizstāta ar Kuba kartēšanu, kurā vide ir projicēta uz sešām kuba sejām un uzglabāta kā sešas kvadrātveida tekstūras vai izplestos kvadrātveida reģionos vienā tekstūrā. Citām projekcijām kam ir dažas augstākās matemātiskas vai skaitļošanas īpašības ietver paraboloīdo kartēšanu, piramīdas kartēšanu, ka astoņskaldnis kartēšanu, un HEALPix kartēšanu.

Atspoguļojumu kartēšana pieeja ir efektīvāka nekā klasiskā staru meklēšanu pieeja kur skaitļo precīzu atstarošanos izsekojot staru un pēc tām tā optisko ceļu. Atspoguļojumu krāsu izmanto ēnojumu aprēķinā pie pikseli nosaka, aprēķinot atspīduma vektoru vietā uz objekta, un kartēšanas to Tekselas vides kartē. Šī metode bieži rada rezultātus, kas ir virspusēji līdzīgi tiem, ko rada staru izsekošana, bet pieprasa mazāk resursu, jo spožuma vērtība atspīdumam nāk no krišanas leņķa un atspīduma aprēķināšanas, kam seko tekstūras atrašana, nevis seko staru meklēšanas pret ģeometriju un  mirdzumu stara rēķināšanas, vienkāršojot GPU darba slodzi.

Tomēr vairumā gadījumu kartēti atspulgi ir tikai aptuveni reālajiem atspulgiem. Vides kartēšana balstās uz diviem pieņēmumiem, kas ir reti apmierināti:

1) Visi spožums uz objekta ēnojuma nāk no bezgalīga attāluma. Ja tas tā nav tad tuvākas ģeometrijā atspulgs parādās nepareizā vietā atstarotā objekta. Kad tas ir noticis, neviena paralakse nav redzama atspīdumā.

2) Objekts tiek ēnoti ir izliekti, tādā veidā, ka tajā nav pašatspīduma. Ja tas nav gadījums,tad objekts neparādās atspīdumā; tikai vide.

Atspīdumu kartēšana ir arī tradicionāla uz attēlu balstīta apgaismojuma tehnika, lai izveidotu atspīdumu no reālās pasaules uz sintētisko objektiem.

Vides kartēšana parasti ir ātrākais veids atveidojo atstarojošu virsmu. Lai vēl vairāk palielinātu rederēšanas ātrumu, renderis var aprēķināt pozīciju atstarotā stara katrā virsotne. Tad, pozīcija tiek interpolēta pāri poligoniem pie kura virsotne ir piestiprināta. Tas novērš nepieciešamību pēc pārrēķināt katra pikseļa atstarojuma virzienu.

Ja tiek izmantota normāla kartēšanu, katra poligona ir daudz šķautņu normāles (virzienu uz kuru konkrēts punkts uz poligonu skatās), ko var izmantot kopā ar vides karti, lai izveidotu reālistiskāku atspulgu. Tādā gadījumā atspulga leņķis uz poligona katrā dotajā brīdī ņems normal karti vērā. Šī metode tiek izmantota, lai dotu līdzenai virsmai spēju izskatīties pēc, piemēram, rievota metala, vai matēta alumīnija.

Sfēru kartēšana
Sphere mapping pārstāv sfēras apgaismojumu, it kā tas būtu redzams atstarojot no atstarojošas sfēras caur ortogrāfijas projekciju kameru. Tekstūras attēlu var izveidot, tuvinot šo ideālam atspulgam, to var panākt izmantojot zivs acs lēcas vai ar priekšatveidojot ainu ar lodveida kartēšanu.

Sfērisks kartēšanas cieš no ierobežojuma, kas bojā rezultātā reālismu. Tā lodveida kartes tiek glabāti kā pārstāvētās vides azimuthal projection, pēkšņš punkts singularitāte ("black hole" efekts), ir redzama objekta atspulgā, kurā Texel krāsas tuvu vaai pie kartes malas tiek sagrozītas nepietiekamas izšķirtspēju, lai pārstāvētu punktus precīzi. Sfēriskā kartēšana arī šķērdē pikseļu, kas atrodas kubā, taču ne sfēra.

Sfēriskā kartēšanas artefakti ir tik smagi, ka tas ir efektīvs tikai pie punktim kas pie ortogrāfiskās kameras.

Kubiskā kartēšana
Kubiskā kartēšanas un citas daudzskaldņu kartēšanas metodes risinā smagu sagrozīšanu effektu sfēra kartēšanā. Ja kuba kartes tiek izgatavotas un filtrē pareizi, tiem nav redzamas šuves, un tās var izmantot neatkarīgi no virtuālo kameru skata punkta i. Kubu un citu daudzskaldņu kartēm ir aizstājušas sfēru kartes vairumā datorgrafikas pielietojumos, izņemot uz attēla balstīta apgaismojua iegūšanā. Uz attēla balstīts apgaismojums var tikts izveidots ar paralakse koriģētām kuba kartēm.

Parasti kuba kartēšana izmanto tās pašas skybox, kas tiek izmantots āra renderos. Kuba kartēti atspulgi tiek veidoti nosakot vektoru ar ko objekts tiek apskatīts. Tas  kameras stars  ir atspoguļojas pa virsmas normālu, kur kameras vektors šķērso objektu. Tā rezultātā tiek izveidots atspoguļots stars , kas pēc tam tiek nodots kuba kartei, lai iegūtu Texel, kas nodrošina mirdzuma vērtību kas izmantota apgaismojuma aprēķinā. Tas rada efektu, ka objekts ir atstarojošs.

HEALPix Kartēšana
HEALPix vides kartēšana ir līdzīga citām daudzskaldņu kartējumiem, bet var būt hierarhiska, tādējādi nodrošinot vienotu ietvaru radot daudzskaldni kas labāk tuvināt sfērai. Tas ļauj samazināt deformācijas, bet palielinot resursu tēriņu.

Vēsture
Prekursoru darbu tekstūru kartēšanā tika izveidojis Edvīns Ketmuls, ar uzlabojumiem izliektām virsmām ko izveidoja James Blinn, 1974. gadā.

Gene Miller eksperimentēja ar sfērisku vides kartēšanu 1982.gadā Magi Synthavision.

Wolfgang Heidrich ieviesta paraboloīds kartēšanu 1998. gadā.

Emil Praun ieviesta astoņskaldnis kartēšanu 2003. gadā.

Mauro Steigleder ieviesta piramīda kartēšanu 2005. gadā.

Tien-Tsin Wong, et al. ieviesa esošo HEALPix kartēšanu 2006. gadā.

Vel skatiet

 * Skybox (video games)
 * Cube mapping
 * Sphere mapping

Ārpuses linki

 * The Story of Reflection mapping by Paul Debevec
 * NVIDIA's paper Cube Environment Mapping
 * Approximation of reflective and transparent objects with environmental maps

Category:3D rendering Category:Demo effects