শারীরিক ভিত্তিতে কীভাবে বিচ্ছুরণ এবং স্পেসুলার পার্থক্য রয়েছে?


34

রিয়েল-টাইম কম্পিউটার গ্রাফিক্সের উপরিভাগের শেডিংয়ের ধ্রুপদী পদ্ধতি হ'ল একটি (ল্যাম্বার্টিয়ান) বিচ্ছুরিত শব্দ এবং একটি বিশিষ্ট শব্দটির সংমিশ্রণ, সম্ভবত ফোং বা ব্লিন-ফোং।

উইকিপিডিয়া থেকে চিত্র

এখন প্রবণতা শারীরিকভাবে ভিত্তিক রেন্ডারিং এবং যেমন ইঞ্জিন এইভাবে উপাদান মডেল দিকে যাচ্ছে সঙ্গে তুষারস্পর্শে দেহের প্রদাহ , অবাস্তব ইঞ্জিন বা ঐক্য 3D এই BRDFs পরিবর্তিত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ (এটিতে একটি চমত্কার সর্বজনীন), সর্বশেষ অবাস্তব ইঞ্জিনটি এখনও ল্যাম্বেরিয়ান বিচ্ছুরণ ব্যবহার করে তবে কুক-টরেন্স মাইক্রোফেসেট মডেলটির সাথে সংখ্যার প্রতিবিম্ব প্রতিবিম্বিত করে (বিশেষত জিজিএক্স / ট্রব্রিজ ব্রিজ-রিটেজ ব্যবহার করে এবং ফ্রেসেল টার্মের জন্য একটি পরিবর্তিত স্লিক আনুষঙ্গিকতা) )। তদ্ব্যতীত, একটি 'ধাতবতা' মান কন্ডাক্টর এবং ডাইলেট্রিকের মধ্যে পার্থক্য করতে ব্যবহৃত হচ্ছে।

ডাইলেট্রিক্সের জন্য, উপাদানের আলবেডো ব্যবহার করে ডিফিউজ রঙিন হয়, তবে স্পেকুলার সবসময় বর্ণহীন থাকে। ধাতুগুলির জন্য, বিচ্ছুরণ ব্যবহৃত হয় না এবং স্পেকুলার শব্দটি পদার্থের আলবেডো দিয়ে বহুগুণ হয়।

বাস্তব-জগতের শারীরিক পদার্থের বিষয়ে, ছড়িয়ে পড়া এবং অনুশীলনের মধ্যে কঠোর বিচ্ছেদ কি বিদ্যমান এবং যদি তাই হয় তবে কোথা থেকে এসেছে? কেন অন্য এক নয় রঙিন? কন্ডাক্টররা কেন অন্যরকম আচরণ করে?

উত্তর:


30

শুরু করার জন্য, আমি রেন্ডারিংয়ের পদার্থবিজ্ঞানের আবরণ নাটী হফম্যানের সিগগ্রাফের উপস্থাপনাটি পড়ার জন্য পরামর্শ দিচ্ছি । এটি বলেছিল, আমি আপনার নির্দিষ্ট প্রশ্নগুলির উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব, তাঁর উপস্থাপনা থেকে ছবি ধার করে।

কোনও উপাদানের পৃষ্ঠের উপরে একটি বিন্দুতে আঘাত করা একটি একক আলোক কণার দিকে তাকানো, এটি 2 টি জিনিস করতে পারে: প্রতিফলিত বা প্রত্যাহার করুন। প্রতিবিম্বিত আলো আয়নার মতো পৃষ্ঠ থেকে দূরে সরে যাবে। পদার্থের অভ্যন্তরে প্রতিবিম্বিত আলো বাউন্স করে এবং যেখানে enteredুকেছিল সেখান থেকে কিছুটা দূরে পদার্থটি প্রস্থান করতে পারে। সবশেষে, আলো প্রতিটি সময় পদার্থের অণুগুলির সাথে যোগাযোগ করে, এটি কিছুটা শক্তি হারিয়ে ফেলে l যদি এটি এর যথেষ্ট পরিমাণ শক্তি হারিয়ে ফেলে তবে আমরা এটিকে পুরোপুরি শোষিত বলে বিবেচনা করি।

নাটিকে উদ্ধৃত করার জন্য, "আলোক তড়িৎ চৌম্বকীয় তরঙ্গ দ্বারা গঠিত। সুতরাং কোনও পদার্থের অপটিকাল বৈশিষ্ট্যগুলি এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের সাথে নিবিড়ভাবে সংযুক্ত থাকে।" এ কারণেই আমরা ধাতব বা অ ধাতব হিসাবে উপকরণগুলি গ্রুপ করি।

অ ধাতুগুলি প্রতিবিম্ব এবং অপসারণ উভয়ই প্রদর্শন করবে। অ ধাতু

ধাতব পদার্থগুলিতে কেবল প্রতিচ্ছবি থাকে। সমস্ত প্রতিবিম্বিত আলো শোষিত হয়। ধাতু

উপাদানটির অণুগুলির সাথে হালকা কণার মিথস্ক্রিয়াটিকে মডেল করার চেষ্টা করা প্রতিরোধমূলক ব্যয়বহুল হবে। পরিবর্তে আমরা কিছু অনুমান এবং সরলীকরণ করি।

সরলকরণ প্রতিসরণ

যদি পিক্সেল আকার বা শেডিং অঞ্চলটি প্রবেশ-প্রস্থান দূরত্বের তুলনায় বড় হয়, তবে আমরা অনুমান করতে পারি যে দূরত্বগুলি কার্যকরভাবে শূন্য are সুবিধার জন্য, আমরা হালকা মিথস্ক্রিয়াগুলিকে দুটি পৃথক পদে বিভক্ত করি। আমরা পৃষ্ঠতলের প্রতিবিম্ব শব্দটি "স্পেকুলার" এবং শব্দটি প্রতিসরণ, শোষণ, বিচ্ছুরণ এবং পুনঃ-রিফ্রাকশনের ফলে বলে থাকি যার নাম আমরা "ছড়িয়ে পড়ে"। বিচ্ছুরক এবং স্পেকুলার মধ্যে বিভক্ত

তবে এটি একটি দুর্দান্ত ধারণা pretty বেশিরভাগ অস্বচ্ছ উপকরণগুলির জন্য, এই অনুমানটি ঠিক আছে এবং বাস্তব জীবনের চেয়ে খুব বেশি আলাদা নয়। তবে যে কোনও ধরণের স্বচ্ছতার সাথে উপকরণগুলির জন্য, অনুমানটি ব্যর্থ হয়। উদাহরণস্বরূপ, দুধ, ত্বক, সাবান ইত্যাদি

কোনও উপাদানের পর্যবেক্ষণ করা রঙ হ'ল আলো যা শোষিত হয় না। এটি প্রতিফলিত আলো এবং সেইসাথে উপাদান থেকে বের হওয়া কোনও প্রতিবিম্বিত আলো উভয়ের সংমিশ্রণ। উদাহরণস্বরূপ, একটি খাঁটি সবুজ উপাদান সবুজ নয় এমন সমস্ত আলো শোষণ করবে, তাই আমাদের চোখে পৌঁছানোর একমাত্র আলো হ'ল সবুজ আলো।

অতএব কোনও শিল্পী আমাদের উপাদানটির মনোযোগ ফাংশন দিয়ে অর্থের রঙ মডেল করেন, অর্থ কীভাবে আলো উপাদানটির দ্বারা শোষণ করবে। আমাদের সরলিকৃত বিচ্ছুরণ / স্পিকুলার মডেলটিতে এটি দুটি রঙ, বিস্তৃত রঙ এবং স্পেকুলার রঙ দ্বারা উপস্থাপিত হতে পারে। শারীরিক ভিত্তিক উপকরণ ব্যবহার করার আগে, শিল্পী নির্বিচারে এই রঙগুলির প্রত্যেকটি বেছে নেবে। যাইহোক, এটি সুস্পষ্ট বলে মনে করা উচিত যে এই দুটি রঙের সাথে সম্পর্কিত হওয়া উচিত। এখানেই আলবেদো রঙটি আসে example উদাহরণস্বরূপ, ইউই 4-তে, তারা নিম্নরূপে ছড়িয়ে পড়া এবং বর্ণের রঙ গণনা করে:

DiffuseColor = AlbedoColor - AlbedoColor * Metallic;
SpecColor = lerp(0.08 * Specular.xxx, AlbedoColor, Metallic)

যেখানে ধাতব অ ধাতবগুলির জন্য 0 এবং ধাতবগুলির জন্য 1। 'স্পেসুলার' পরামিতি কোনও জিনিসের স্পষ্টতাকে নিয়ন্ত্রণ করে (তবে এটি সাধারণত 99% উপকরণের জন্য ধ্রুবক 0.5) থাকে


1
প্রতিচ্ছবি / প্রতিসারণের পরে কেন ঘটনা রশ্মি বিভক্ত হয়? আলো যদি একটি কণা থাকে তবে তার অর্থ কি এই কণাটি পুনরাবৃত্তভাবে বিভক্ত হয়? এবং যদি আলোটি একটি তরঙ্গ হয় তবে এর অর্থ কী ফ্রিকোয়েন্সি অনুসারে বিভক্ত হয় (তবে এই ক্ষেত্রে কেন এটি দ্বিতীয় / তৃতীয় / ইত্যাদি আঘাতের পরে বিভক্ত হয়)?
নিকিতব্লাক

5
কণা বিভক্ত হয় না। বরং চিত্রগুলি এটি গ্রহণ করতে পারে এমন সম্ভাব্য পাথগুলি দেখায়।
রিচিস্যামস

2
অনেকগুলি কণা (প্রায়) একই কোণ থেকে (প্রায়) একই স্থানে আঘাত করবে। প্রত্যেক কণা নিগমন জন্য সেখানে (সাধারণত) একটি কণা যে গিয়েছিলাম। মানে যে গড় যে মরীচি একটি নির্দিষ্ট ঘটনাস্থলেই একটি নির্দিষ্ট কোণ থেকে কণার কয়েকটি (অনেক) প্রতিচ্ছবি মধ্যে বিভক্ত হয়।
ratchet freak

1
আমার বেশিরভাগ প্রশ্নের উপর আলোকপাত করার দুর্দান্ত উত্তর। কেন ধাতববিহীন ধাতুর অংশটি বর্ণহীন এবং আলবেডো দ্বারা প্রভাবিত হয় না? কীভাবে এবং কোথায় মেরুকরণ কার্যকর হয়?
ডেভিড কুড়ি

1
"কোনও উপাদানের পর্যবেক্ষণ করা রঙ হ'ল আলো যা শোষিত হয় না" " এই মুহুর্তে এটি উল্লেখ করার মতো হতে পারে যে কোনও সাধারণ উপকরণগুলি আরজিবি দ্বারা ভালভাবে উপস্থাপন করা হয় না? ফ্লুরোসেন্ট উপাদান হিসাবে মনে মনে বসন্ত।
সাইমন এফ

23

আমি কিছুদিন আগে আসলে এটি সম্পর্কে ভাবছিলাম। গ্রাফিক্স সম্প্রদায়ের মধ্যে কোনও সংস্থান খুঁজে না পেয়ে আমি আসলে আমার বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞান বিভাগে গিয়ে জিজ্ঞাসা করেছি

দেখা যাচ্ছে যে গ্রাফিক্সের লোকেরা বিশ্বাস করে এমন অনেক মিথ্যা রয়েছে।


প্রথমত, যখন আলো কোনও পৃষ্ঠকে আঘাত করে, ফ্রেসেন সমীকরণগুলি প্রয়োগ হয়। প্রতিফলিত / প্রতিবিম্বিত আলোর অনুপাত তাদের উপর নির্ভর করে। আপনি সম্ভবত এটি জানতেন।

"স্পেকুলার রঙ" এর মতো কোনও জিনিস নেই

আপনি যা জানেন না, তা হ'ল ফ্রেসেল সমীকরণগুলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ভিত্তিতে পরিবর্তিত হয়, কারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্যের উপর ভিত্তি করে রিফ্র্যাক্টিক ইনডেক্স পরিবর্তিত হয়। রূপচর্চা (ছত্রভঙ্গ, কারও?) এর জন্য এই প্রকরণটি তুলনামূলকভাবে কম, তবে ধাতব ক্ষেত্রে এটি প্রচুর পরিমাণে হতে পারে (আমার ধারণা এটি এই উপাদানগুলির পৃথক বৈদ্যুতিন কাঠামোর সাথে করতে হবে)।

সুতরাং, ফ্রেসেনেল প্রতিবিম্ব শব্দটি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের দ্বারা পৃথক হয় এবং তাই বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য পছন্দমত প্রতিফলিত হয় । ব্রড-স্পেকট্রাম আলোকসজ্জার অধীনে দেখা যায়, এটিই স্পেকুলার রঙের দিকে নিয়ে যায়। তবে বিশেষত, কোনও শোষণ নেই যা পৃষ্ঠতলে যাদুকরীভাবে ঘটে (অন্য রঙগুলি কেবল রিফ্র্যাক্ট হয়)।

"ছড়িয়ে পড়া প্রতিবিম্ব" এর মতো কোনও জিনিস নেই

নাটি হফম্যান যেমন অন্য উত্তরের সাথে সংযুক্ত আলাপে বলেছেন, এটি প্রকৃতপক্ষে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা ভূ-পৃষ্ঠের ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকাটির একটি অনুমান।

ধাতব আলোক সঞ্চারিত করে

নাটি হফম্যান ভুল (আরও স্পষ্টভাবে, সরলকরণ)। ধাতু দ্বারা হালকা সঙ্গে সঙ্গে শোষণ হয় না । প্রকৃতপক্ষে, এটি বেশ কয়েকটি ন্যানোমিটার পুরু উপকরণগুলির মাধ্যমে বেশ সহজেই অতিক্রম করবে। (উদাহরণস্বরূপ, সোনার জন্য, 587.6nm হালকা (হলুদ) অর্ধেক কমাতে 11.6633nm লাগে takes)

বিলি-ল্যাম্বার্ট আইনের কারণে ডাইলেট্রিকের মতো শোষণও হয়। ধাতুগুলির জন্য, শোষণের সহগটি কেবলমাত্র অনেক বড় (α = 4πκ / λ, যেখানে the প্রতিসারণী সূচকটির কল্পিত উপাদান (ধাতবগুলির জন্য ~ 0.5 এবং তার থেকে বেশি) এবং λ মিটারে দেওয়া হয় )।

এই সংক্রমণটি (বা আরও সঠিকভাবে এটি তৈরি করা এসএসএস ) ধাতব রঙগুলির উল্লেখযোগ্য অংশের জন্য দায়ী (যদিও এটি সত্য যে ধাতবগুলির উপস্থিতিগুলি তাদের স্পেকুলার দ্বারা প্রভাবিত হয়)।


3
ধন্যবাদ! আমি কেবল সরলকরণগুলি জানতাম। এই অতিরিক্ত বিবরণগুলি দুর্দান্ত
রিচিস্যামস

1
এটি একটি আকর্ষণীয় উত্তর। আপনি সংক্ষেপে এসএসএস সংক্ষেপে / লিঙ্ক করতে পারেন?
ট্রাইকোপলাক্স

টুইটারে এসএসএস == উপ-পৃষ্ঠতল বিচ্ছুরণ।
imallett

ধন্যবাদ :) আপনি যদি প্রশ্নটিতে এটি পরিষ্কার করে দেন তবে এটি মন্তব্যগুলি মুছে ফেলা থেকে বেঁচে থাকবে (যা দীর্ঘকাল বেঁচে থাকার নিশ্চয়তা নেই)। আমি একটি লিঙ্কে সম্পাদনা করেছি এবং পাঠ্যটি হোভার করি যা আশা করি আপনার উদ্দেশ্য উপস্থাপনাটি অক্ষত রেখে দেয়।
ট্রাইকোপ্লাক্স

2
যদিও আমি এই উত্তরের পদক্ষেপের প্রশংসা করি। উপ-পৃষ্ঠতল বিক্ষিপ্তকরণকে মিমি স্কেল এফেক্ট হিসাবে বিবেচনা করা হয় তবে এটি সত্য যে আণবিক পরিসরে সবকিছু পৃষ্ঠকে কিছুটা ডিগ্রিতে চলে যায়। তবে বেস সীমাবদ্ধতা হ'ল আমরা সাধারণত মিমি স্কেলের প্রভাবগুলি গণনা করছি এবং পরিসংখ্যানের মডেল হিসাবে নিম্ন স্তরের বিমূর্ত করার চেষ্টা করছি। সুতরাং মাইক্রোমিটার তত্ক্ষণাত্ সমান, কারণ বেশিরভাগ পিক্সেল এর চেয়ে অনেক বেশি অঞ্চল দেখতে পাবে। একই বর্ণের ক্ষেত্রে এটি একইভাবে প্রযোজ্য যা আমাদের চোখ এবং মস্তিষ্কের প্রাকৃতিকভাবে প্রাকৃতিকভাবে পদার্থবিদ্যায় অস্তিত্বশীল নয়
joojaa
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.