رسم خرائط الإزاحة

رسم خرائط الإزاحة في الشبكة

رسم الخرائط الإزاحية باستخدام تأثيرات مرشح SVG

تُعدّ تقنية رسم الإزاحة أسلوبًا بديلًا في رسومات الحاسوب، يختلف عن تقنيات رسم النتوءات ، والخرائط العادية ، وخرائط اختلاف المنظر . تستخدم هذه التقنية خريطة نسيج أو خريطة ارتفاع لإحداث تأثير يتم فيه إزاحة الموضع الهندسي الفعلي للنقاط على السطح المزخرف ، غالبًا على طول العمودي المحلي للسطح ، وفقًا للقيمة التي تُقيّمها دالة النسيج عند كل نقطة على السطح. ^{[ 1 ]} تُضفي هذه التقنية على الأسطح إحساسًا بالعمق والتفاصيل، وتسمح على وجه الخصوص بظاهرة الحجب الذاتي، والتظليل الذاتي، والظلال؛ إلا أنها تُعدّ الأكثر تكلفةً من بين هذه التقنيات نظرًا للكمية الكبيرة من البيانات الهندسية الإضافية.

لسنوات، كانت تقنية رسم الخرائط بالإزاحة حكرًا على أنظمة العرض المتطورة مثل PhotoRealistic RenderMan ، بينما كانت واجهات برمجة التطبيقات في الوقت الحقيقي ، مثل OpenGL و DirectX ، في بدايات استخدامها. أحد أسباب ذلك هو أن التطبيق الأصلي لرسم الخرائط بالإزاحة كان يتطلب تجزئة تكيفية للسطح للحصول على عدد كافٍ من المضلعات الدقيقة التي يتطابق حجمها مع حجم البكسل على الشاشة.

يشمل مصطلح "إزاحة الخرائط " مصطلح "الخرائط" الذي يشير إلى استخدام خريطة نسيجية لتعديل قوة الإزاحة. عادةً ما يكون اتجاه الإزاحة هو متجه السطح المحلي. اليوم، تسمح العديد من برامج العرض بالتظليل القابل للبرمجة ، والذي يمكنه إنشاء نسيجات وأنماط إجرائية عالية الجودة (متعددة الأبعاد) بترددات عالية جدًا. يصبح استخدام مصطلح "الخرائط" محل نقاش حينها، حيث لم تعد هناك حاجة لخريطة نسيجية. لذلك، يُستخدم مصطلح "الإزاحة" الأوسع نطاقًا اليوم للإشارة إلى مفهوم شامل يتضمن أيضًا الإزاحة القائمة على خريطة نسيجية.

لقد سمحت برامج العرض التي تستخدم خوارزمية REYES ، أو الأساليب المماثلة القائمة على المضلعات الدقيقة ، برسم خرائط الإزاحة بترددات عالية تعسفية منذ أن أصبحت متاحة منذ ما يقرب من 20 عامًا.

كان برنامج PhotoRealistic RenderMan من شركة Pixar أول برنامج عرض متوفر تجاريًا يُطبّق أسلوب رسم خرائط الإزاحة باستخدام المضلعات الدقيقة عبر REYES . تقوم برامج العرض باستخدام المضلعات الدقيقة عادةً بتقسيم الأشكال الهندسية إلى مضلعات دقيقة بدقة مناسبة للصورة المراد عرضها. أي أن تطبيق النمذجة يُزوّد ​​برنامج العرض بأشكال أولية عالية المستوى، مثل أسطح NURBS الحقيقية ( أسطح التقسيم الفرعي ). ثم يقوم برنامج العرض بتقسيم هذه الأشكال الهندسية إلى مضلعات دقيقة أثناء عملية العرض باستخدام قيود تعتمد على زاوية الرؤية مُستمدة من الصورة المراد عرضها.

تُعرّف بعض برامج العرض الأخرى، التي تتطلب من تطبيق النمذجة تقديم الكائنات مُقسّمة مسبقًا إلى مضلعات أو حتى مثلثات عشوائية، مصطلح "إزاحة الخرائط" بأنه تحريك رؤوس هذه المضلعات. غالبًا ما يكون اتجاه الإزاحة محدودًا أيضًا بالعمودي على السطح عند الرأس. على الرغم من التشابه المفاهيمي، فإن هذه المضلعات عادةً ما تكون أكبر بكثير من المضلعات الدقيقة. وبالتالي، فإن الجودة المُحققة من هذا النهج محدودة بكثافة تقسيم الشكل الهندسي قبل وقت طويل من وصول برنامج العرض إليه.

قد يؤدي هذا الاختلاف بين رسم خرائط الإزاحة في مُعالجات عرض المضلعات الدقيقة ورسم خرائط الإزاحة في مُعالجات عرض المضلعات الكبيرة (غير المُجزأة) إلى التباس في كثير من الأحيان بين الأشخاص ذوي الخبرة المحدودة في كل تقنية أو تطبيق. ويزداد الأمر تعقيدًا مع إضافة العديد من مُعالجات العرض غير الدقيقة في السنوات الأخيرة إمكانية رسم خرائط الإزاحة بجودة مماثلة لتلك التي تُقدمها مُعالجات عرض المضلعات الدقيقة بشكل طبيعي. ولتمييز الإزاحة الأولية القائمة على التجزئة التي كانت تُجريها هذه المُعالجات سابقًا، تم استحداث مصطلح " إزاحة دون البكسل" لوصف هذه الميزة.

يشير مصطلح الإزاحة دون البكسل عادةً إلى إعادة تقسيم أدق للهندسة التي سبق تقسيمها إلى مضلعات. ينتج عن إعادة التقسيم هذه مضلعات دقيقة أو مثلثات دقيقة في كثير من الأحيان. ثم تُحرّك رؤوس هذه المضلعات والمثلثات على طول متجهاتها العمودية لتحقيق رسم الإزاحة.

لطالما كانت برامج عرض المضلعات الدقيقة قادرة على فعل ما حققه إزاحة البكسل الفرعي مؤخرًا، ولكن بجودة أعلى وفي اتجاهات إزاحة عشوائية.

تشير التطورات الأخيرة إلى أن بعض برامج العرض التي تستخدم إزاحة دون البكسل تتجه نحو دعم هندسة ذات مستوى أعلى. ونظرًا لاحتمالية استمرار موردي هذه البرامج في استخدام مصطلح "إزاحة دون البكسل"، فمن المرجح أن يؤدي ذلك إلى مزيد من الغموض حول المعنى الحقيقي لرسم خرائط الإزاحة في رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد .

بالإشارة إلى لغة التظليل عالية المستوى الخاصة بمايكروسوفت ، يمكن تفسير رسم الخرائط الإزاحية كنوع من "رسم خرائط الرؤوس والنسيج"، حيث لا تُغير قيم خريطة النسيج ألوان البكسل (كما هو شائع)، بل تُغير موضع الرؤوس. على عكس رسم الخرائط الناتئة والعمودية والمنظرية، التي يُمكن القول إنها تُحاكي سلوك رسم الخرائط الإزاحية، يُمكن بهذه الطريقة إنتاج سطح خشن حقيقي من نسيج. يجب استخدامها بالتزامن مع تقنيات التجزئة التكيفية (التي تزيد عدد المضلعات المعروضة وفقًا لإعدادات العرض الحالية) لإنتاج شبكات عالية التفاصيل.

• خريطة الارتفاعات

• رسم الخرائط الإزاحية في بلندر
• رسم الخرائط الإزاحية في Vray
• موقع إلكتروني لرسم خرائط نسيج التضاريس
• رسم خرائط التداخل البارالاكسي في لغة GLSL على موقع sunandblackcat.com
• ورقة بحثية حول رسم الخرائط التضاريسية في الوقت الحقيقي على الأسطح المضلعة العشوائية
• ورقة بحثية حول رسم خرائط التضاريس لتفاصيل سطحية غير متعلقة بمجال الارتفاع
• أحدث ما توصلت إليه تقنيات رسم خرائط الإزاحة على وحدة معالجة