الانسداد المحيطي

في مجال الرسومات الحاسوبية ثلاثية الأبعاد ، والنمذجة ، والرسوم المتحركة ، يُعدّ التظليل المحيطي تقنية تظليل وعرض تُستخدم لحساب مدى تعرض كل نقطة في المشهد للإضاءة المحيطة . على سبيل المثال، يكون الجزء الداخلي من الأنبوب عادةً أكثر تظليلاً (وبالتالي أكثر قتامة) من الأسطح الخارجية المكشوفة، ويزداد قتامة كلما تعمقنا داخل الأنبوب.

يمكن اعتبار التظليل المحيطي قيمةً لإمكانية الوصول تُحسب لكل نقطة على السطح. ^{[ 1 ]} في المشاهد ذات السماء المفتوحة، يتم ذلك بتقدير كمية السماء المرئية لكل نقطة، بينما في البيئات الداخلية، تُؤخذ الأجسام ضمن نطاق معين فقط في الاعتبار، ويُفترض أن الجدران هي مصدر الضوء المحيط. والنتيجة هي تأثير تظليل منتشر وغير اتجاهي لا يُلقي بظلال واضحة، ولكنه يُظلم المناطق المغلقة والمحمية، وقد يؤثر على الدرجة اللونية العامة للصورة المُعالجة. وغالبًا ما يُستخدم كتأثير في مرحلة ما بعد المعالجة .

على عكس الطرق الموضعية مثل تظليل فونغ ، يُعدّ التظليل المحيطي طريقة شاملة، أي أن الإضاءة عند كل نقطة تعتمد على عناصر هندسية أخرى في المشهد. مع ذلك، فهو تقريب غير دقيق للإضاءة الشاملة الكاملة . يشبه المظهر الناتج عن التظليل المحيطي وحده مظهر جسم ما في يوم غائم .

طوّر قسم البحث والتطوير في شركة كرايتك ( CryEngine 2 ) أول طريقة لمحاكاة التظليل المحيطي في الوقت الفعلي . ^{[ 2 ]} ومع إصدار شركة إنفيديا لأجهزة قادرة على تتبع الأشعة في الوقت الفعلي ( سلسلة GeForce 20 ) في عام 2018، أصبح التظليل المحيطي المُتتبَّع بالأشعة (RTAO) ممكنًا في الألعاب والتطبيقات الأخرى التي تعمل في الوقت الفعلي. ^{[ 3 ]} أُضيفت هذه الميزة إلى محرك Unreal Engine مع الإصدار 4.22. ^{[ 4 ]}

في غياب تقنية التظليل المحيطي بمساعدة الأجهزة وتتبع الأشعة ، يمكن للتطبيقات التي تعمل في الوقت الحقيقي مثل ألعاب الكمبيوتر استخدام تقنيات التظليل المحيطي في مساحة الشاشة (SSAO) مثل التظليل المحيطي القائم على الأفق بما في ذلك HBAO والتظليل المحيطي الحقيقي (GTAO) كتقريب أسرع للتظليل المحيطي الحقيقي، باستخدام عمق كل بكسل ، بدلاً من هندسة المشهد، لتشكيل خريطة التظليل المحيطي .

يرتبط التظليل المحيطي بتظليل إمكانية الوصول، الذي يحدد المظهر بناءً على مدى سهولة لمس السطح بواسطة عناصر مختلفة (مثل الأوساخ والضوء وما إلى ذلك). وقد شاع استخدامه في إنتاج الرسوم المتحركة نظرًا لبساطته وكفاءته النسبية.

يُقدّم نموذج التظليل المحيطي إدراكًا أفضل للشكل ثلاثي الأبعاد للأجسام المعروضة. وقد تبيّن ذلك في ورقة بحثية عرض فيها الباحثون نتائج تجارب إدراكية أظهرت أن تمييز العمق تحت إضاءة سماوية موحدة منتشرة يتفوق على ما يتوقعه نموذج الإضاءة المباشرة. ^{[ 5 ]}

الانسداد${\displaystyle A_{\bar {p}}}$في نقطة${\displaystyle {\bar {p}}}$على سطح ذي اتجاه عمودي${\displaystyle {\hat {n}}}$يمكن حسابها عن طريق تكامل دالة الرؤية على نصف الكرة الأرضية$أوميغا$بالنسبة للزاوية المجسمة المسقطة:

أين${\displaystyle V_{{\bar {p}},{\hat {\أوميغا }}}}$وظيفة الرؤية في${\displaystyle {\bar {p}}}$، ويُعرّف بأنه يساوي صفرًا إذا${\displaystyle {\bar {p}}}$محجوب في الاتجاه${\displaystyle {\hat {\أوميغا }}}$وواحد آخر غير ذلك، و${\displaystyle \operatorname {d} \omega }$هي خطوة الزاوية المجسمة المتناهية الصغر لمتغير التكامل${\displaystyle {\hat {\أوميغا }}}$تُستخدم تقنيات متنوعة لتقريب هذا التكامل عمليًا: ولعل أبسط طريقة هي استخدام طريقة مونت كارلو عن طريق إسقاط الأشعة من النقطة${\displaystyle {\bar {p}}}$واختبار التقاطع مع هندسة المشهد الأخرى (أي، إسقاط الأشعة ). وهناك نهج آخر (أكثر ملاءمة لتسريع الأجهزة) وهو عرض المنظر من${\displaystyle {\bar {p}}}$يتم ذلك عن طريق تحويل الأشكال الهندسية السوداء إلى صور نقطية على خلفية بيضاء، ثم حساب المتوسط ​​(المرجح بجيب التمام) للأجزاء المُحولة. يُعد هذا الأسلوب مثالاً على أسلوب "التجميع" أو "الداخل إلى الخارج"، بينما تستخدم خوارزميات أخرى (مثل تقنية التظليل المحيطي لخريطة العمق) تقنيات "التشتيت" أو "الخارج إلى الداخل".

بالإضافة إلى قيمة الانسداد المحيطي، يوجد متجه "عمودي منحني".${\displaystyle {\hat {n}}_{b}}$غالبًا ما يتم توليد متجه عمودي منحني يشير إلى الاتجاه المتوسط ​​للعينات المحجوبة. ويمكن استخدام هذا المتجه للبحث عن الإشعاع الساقط من خريطة بيئية لتقريب الإضاءة المستندة إلى الصورة . ومع ذلك، توجد بعض الحالات التي يكون فيها اتجاه المتجه العمودي المنحني تمثيلًا خاطئًا للاتجاه السائد للإضاءة، على سبيل المثال،

في هذا المثال، قد يصل الضوء إلى النقطة p فقط من الجانبين الأيسر أو الأيمن، لكن العمودي المنحني يشير إلى متوسط ​​هذين المصدرين، وهو ما يكون مباشرة باتجاه العائق.

في عام 2010، حصل هايدن لانديس وكين ماكغاو وهيلما كوخ على جائزة الأكاديمية العلمية والتقنية لعملهم في مجال عرض الإضاءة المحيطة. ^{[ 7 ]}

• الإضاءة العالمية
• رسم خرائط الفوتونات
• راديوسيتي
• تتبع الأشعة
• عرض عالي النطاق الديناميكي
• بلندر (برنامج)