التظليل المؤجل

في مجال رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد ، يُعدّ التظليل المؤجل تقنية تظليل في مساحة الشاشة تُنفّذ في مرحلة عرض ثانية، بعد الانتهاء من عرض مُظلّلات الرؤوس والبكسلات . ^{[ 2 ]} وقد اقترحها مايكل ديرينغ لأول مرة عام 1988. ^{[ 3 ]}

في المرحلة الأولى من معالجة التظليل المؤجل، تُجمع البيانات اللازمة لحساب التظليل فقط. تُعرض المواضع والمتجهات العمودية والمواد لكل سطح في مخزن الهندسة ( G-buffer ) باستخدام " العرض إلى نسيج ". بعد ذلك، يحسب مُظلل البكسل الإضاءة المباشرة وغير المباشرة عند كل بكسل باستخدام معلومات مخازن النسيج في مساحة الشاشة .

يمكن جعل التظليل الاتجاهي في مساحة الشاشة ^{[ 4 ]} جزءًا من مسار التظليل المؤجل لإعطاء اتجاهية للظلال والانعكاسات المتبادلة.

تتمثل الميزة الأساسية للتظليل المؤجل في فصل هندسة المشهد عن الإضاءة. إذ لا يتطلب الأمر سوى تمريرة واحدة للهندسة، ويتم حساب كل ضوء فقط للبكسلات التي يؤثر عليها فعليًا. وهذا يتيح إمكانية عرض العديد من الأضواء في مشهد واحد دون تأثير ملحوظ على الأداء. ^{[ 5 ]} وهناك مزايا أخرى لهذه الطريقة، منها تبسيط إدارة موارد الإضاءة المعقدة، وسهولة إدارة موارد التظليل المعقدة الأخرى، وتبسيط مسار معالجة العرض البرمجي.

من أبرز عيوب العرض المؤجل عدم القدرة على معالجة الشفافية ضمن الخوارزمية، مع أن هذه المشكلة شائعة في المشاهد ذات المخزن المؤقت Z، وعادةً ما تُعالج بتأخير وترتيب عرض الأجزاء الشفافة من المشهد. ^{[ 6 ]} يمكن استخدام تقنية تقشير العمق لتحقيق شفافية مستقلة عن الترتيب في العرض المؤجل، ولكن على حساب زيادة عدد الدفعات وحجم المخزن المؤقت g. غالبًا ما تكون الأجهزة الحديثة، التي تدعم DirectX 10 والإصدارات الأحدث، قادرة على تنفيذ الدفعات بسرعة كافية للحفاظ على معدلات إطارات تفاعلية. عندما تكون الشفافية المستقلة عن الترتيب مطلوبة (كما هو شائع في تطبيقات المستهلكين)، فإن التظليل المؤجل لا يقل فعالية عن التظليل الأمامي باستخدام التقنية نفسها.

ومن العيوب الخطيرة الأخرى صعوبة استخدام مواد متعددة. فمن الممكن استخدام العديد من المواد المختلفة، لكن ذلك يتطلب تخزين المزيد من البيانات في المخزن المؤقت G، وهو كبير الحجم أصلاً ويستهلك جزءاً كبيراً من عرض نطاق الذاكرة. ^{[ 7 ]}

من عيوب هذه التقنية أيضًا أنه نتيجةً لفصل مرحلة الإضاءة عن المرحلة الهندسية، لم يعد التنعيم المعتمد على الأجهزة يُنتج نتائج صحيحة، إذ أن العينات الفرعية المُستكملة ستؤدي إلى خصائص غير منطقية للموضع والمتجه العمودي والمماس. إحدى التقنيات الشائعة للتغلب على هذا القيد هي استخدام كشف الحواف على الصورة النهائية ثم تطبيق تمويه على الحواف، ^{[ 8 ]} إلا أنه تم مؤخرًا تطوير تقنيات أكثر تقدمًا لتنعيم الحواف بعد المعالجة، مثل MLAA ^{[ 9 ] [ 10 ]} (المستخدمة في Killzone 3 و Dragon Age II ، من بين ألعاب أخرى)، و FXAA ^{[ 11 ]} (المستخدمة في Crysis 2 و FEAR 3 و Duke Nukem Forever )، و SRAA ، ^{[ 12 ]} وDLAA ^{[ 13 ]} (المستخدمة في Star Wars: The Force Unleashed II )، وMSAA (المستخدمة في Crysis 2 كحل افتراضي للتنعيم). على الرغم من أنها ليست تقنية لتنعيم الحواف، إلا أن تقنية التنعيم الزمني (المستخدمة في Halo: Reach ومحرك Unreal Engine ) تُسهم أيضًا في إضفاء مظهر أكثر سلاسة على الحواف. ^{[ 14 ]} قدّم DirectX 10 ميزات تسمح للمُظلِّلات بالوصول إلى عينات فردية في أهداف العرض متعددة العينات ( ومخازن العمق في الإصدار 10.1)، مما يتيح لمستخدمي واجهة برمجة التطبيقات هذه الوصول إلى التنعيم المادي في التظليل المؤجل. كما تُمكّنهم هذه الميزات من تطبيق تعيين إضاءة HDR بشكل صحيح على الحواف المُنعَّمة، حيث كان من الممكن فقدان أي فائدة من التنعيم في الإصدارات السابقة من واجهة برمجة التطبيقات.

ازداد استخدام هذه التقنية في ألعاب الفيديو نظرًا لما توفره من تحكم في استخدام عدد كبير من الإضاءات الديناميكية وتقليل تعقيد تعليمات التظليل المطلوبة. ومن أمثلة الألعاب التي تستخدم الإضاءة المؤجلة ما يلي:

بالمقارنة مع الإضاءة المؤجلة، فإن هذه التقنية ليست شائعة جدًا بسبب متطلبات حجم الذاكرة وعرض النطاق الترددي العالية، خاصة على أجهزة الجيل السابع حيث يكون حجم ذاكرة الرسومات وعرض النطاق الترددي محدودًا وغالبًا ما يمثلان اختناقات.

• رايليب ^{[ 55 ]}
• محرك الأشعة السينية

طُرحت فكرة التظليل المؤجل لأول مرة من قِبل مايكل ديرينغ وزملائه في ورقة بحثية ^{[ 3 ]} نُشرت عام 1988 بعنوان " معالج المثلثات ومظلل متجهات المتجهات العمودية: نظام VLSI للرسومات عالية الأداء ". على الرغم من أن الورقة لم تستخدم كلمة "مؤجل" صراحةً، إلا أنها قدمت مفهومًا أساسيًا؛ وهو أن كل بكسل يُظلل مرة واحدة فقط بعد تحديد العمق. أما التظليل المؤجل بشكله المعروف اليوم، باستخدام مخازن G، فقد طُرح في ورقة بحثية لسايتو وتاكاهاشي عام 1990 ^{[ 56 ]} ، مع أنهم أيضًا لم يستخدموا كلمة "مؤجل". كانت لعبة Shrek أول لعبة فيديو تستخدم التظليل المؤجل ، وهي لعبة أُطلقت مع جهاز Xbox عام 2001 ^{[ 57 ]} . في عام 2004 تقريبًا، بدأت تظهر تطبيقات لهذه التقنية على أجهزة الرسومات التجارية ^{[ 58 ]} . اكتسبت هذه التقنية شعبية لاحقًا في تطبيقات مثل ألعاب الفيديو ، لتصبح في النهاية تقنية سائدة بين عامي 2008 و2010 ^{[ 59 ].}