ndamfatur site

Prosedural Manifesto

Model prosedural adalah deskripsi dari suatu sistem (grafis, audio, AI) menggunakan algoritma bukan eksplisit, data precomputed. Dengan demikian, karakteristik umum dari semua metode prosedural adalah penggunaan kode (dalam berbagai bahasa). Sebagai kekayaan bahasa pemrograman tumbuh, potensi ekspresif akan tumbuh juga, dan representasi prosedural akan melepaskan semua fleksibilitas.

Selain itu, metode prosedural resolusi independen oleh alam. Bila Anda keras-kode rutin AI atau membuat peta tekstur di Photoshop, Anda pada dasarnya mengunci bawah tingkat detail. Kompleksitas AI dan resolusi tekstur adalah tetap. Sistem prosedural resolusi independen, sehingga Anda dapat skala atas dan ke bawah tanpa kehilangan detail. Yang harus Anda lakukan adalah menyediakan algoritma rincian lebih halus, yang dapat skala bila diperlukan. Cara yang sama sebuah fraktal dapat memiliki detil yang tak terbatas, metode prosedural dapat sewenang-wenang rinci juga.

Gambar 21.1. Lihat model fraktal Mandelbrot populer, sebuah prosedural klasik. Kiri: pandangan keseluruhan. Kanan: Zooming x 1000, suatu daerah menunjukkan, rumit resolusi-independen rinci.

Manfaat lain dari teknik prosedural adalah data amplifikasi: kemampuan untuk membuat high-kompleksitas hasil dari input data yang relatif sederhana sehingga menetapkan prosedur bertindak sebagai penguat data. Sekali lagi, fraktal adalah contoh yang bagus. Sebuah generator medan fraktal menggunakan perpindahan titik tengah mendapat quad sebagai input, tetapi dapat menghasilkan pegunungan jauh rinci dari itu. Dengan demikian, shader kadang-kadang bisa tidak hanya menyaring dan memodifikasi, tetapi juga menciptakan detail baru juga.

Dengan demikian, teknik prosedural adalah cara yang bagus untuk memberikan fleksibilitas dalam pengembangan permainan. Kurva belajar mungkin sisi negatifnya, tetapi keseimbangan keseluruhan adalah jelas positif. Permainan keduanya lebih fleksibel dan lebih mudah untuk mempertahankan karena anggota tim yang berbeda memiliki akses ke komponen permainan yang berbeda.

Kadang-kadang, teknik prosedural ditangani secara individual. Kami mengacu pada vertex shader, rutinitas DSP untuk audio, Jawa script untuk AI, dan sebagainya. Tetapi penting untuk memahami bahwa masing-masing (dan banyak lainnya) tidak lain adalah daun dari pohon yang sama. Teknik-teknik pengkodean entah bagaimana mungkin berbeda, tetapi filosofi keseluruhan adalah sama.

RenderMan

Paradigma prosedural mengambil adegan komputer grafis oleh badai dengan pengenalan RenderMan. RenderMan tujuan itu adalah untuk menawarkan bahasa deskripsi cocok untuk bekerja dengan data set besar, sehingga dunia nyata, pemandangan alam bisa dibuat. Untuk mencapai kompleksitas ini, proses grafis patah menjadi dua tugas utama: penentuan bentuk, yang bekerja pada geometri yang masuk, dan naungan, yang menentukan tampilan visual dari geometri. Insinyur RenderMan segera menemukan bahwa pengaturan shading semua dan membentuk sifat eksplisit akan menjadi penghalang, baik dalam hal ukuran dari set data dan pekerjaan yang diperlukan untuk menciptakan mereka. Dengan demikian, mereka membiarkan bagian dari pipa grafis untuk diganti dengan program kecil yang bertindak seperti filter pada data. Fungsi matematika dapat digunakan untuk menggantikan geometri dan dengan demikian menciptakan ilusi keriput, fraktal dapat digunakan untuk membuat peta tekstur visual yang kaya dan skala-independen, dan sebagainya. Perhatikan Gambar 21.2 untuk sampler dari shader RenderMan.

Gambar 21.2. Sampel shader RenderMan.

Ini user-menyediakan program segera dijuluki shader karena mereka terutama digunakan untuk membuat pola baru texturing dan sifat pengaruh shading. Namun, ada enam jenis shader dalam RenderMan:

Sumber cahaya shader
Volume shader
Transformasi shader
Permukaan shader
Pemindahan shader
Imager shader

Shader Sumber cahaya yang digunakan untuk membuat efek pencahayaan canggih. Mereka menerima posisi sumber cahaya dan arah titik permukaan dari cahaya. Kemudian, mereka mengembalikan warna cahaya yang berasal pada sumber dan mencolok saat itu. Sebuah contoh yang baik akan menciptakan bola lampu yang sedang dikelilingi oleh mesh logam halus. Kami dapat membuat shader cahaya yang memancarkan intensitas pencahayaan yang berbeda tergantung pada apakah titik permukaan tersumbat oleh mesh atau tidak. Efek lainnya, seperti lampu sorot dan lampu berbentuk aneh, dapat dibuat dengan cara yang sama.

Shader Volume digunakan untuk menentukan sifat untuk volume ruang, seperti kabut. Mereka menerima warna, intensitas, dan arah cahaya yang masuk volume dan kembali intensitas dan warna cahaya yang meninggalkan volume yang sama.

Transformasi shader lebih terkait dengan geometri daripada proses shading itu sendiri. Mereka memungkinkan pengembang untuk menerapkan transformasi (baik pada objek dan tingkat vertex) ke aliran data yang masuk. Shader Transformasi menerima satu titik dan titik kembali berubah setelah semua operasi yang dibutuhkan dilakukan. Jika kita menerapkan transformasi ke objek lengkap, transformasi tubuh kaku tercapai. Dengan bekerja pada tingkat puncak, kita dapat menentukan deformasi, bendings, dan sebagainya.

Permukaan shader digunakan untuk menentukan sifat optik dari permukaan: bagaimana mereka berinteraksi dengan cahaya dan sebagainya. Ini shader menyediakan cara terbaik untuk menentukan penampilan kecemerlangan / logam serta menambahkan peta benjolan. Sebuah shader permukaan sering menerima sebuah titik pada permukaan, normal, dan informasi pencahayaan. Kemudian kembali sinar yang dipantulkan. Misalnya, peta benjolan dapat dengan mudah ditambahkan oleh perturbing normal permukaan dengan beberapa fungsi matematika (Kebisingan Perlin akan sangat populer di bidang ini), dan kemudian menyalakan permukaan. Karena normal telah dimanipulasi, pencahayaan akan menyerupai permukaan yang tidak teratur.

Shader Pemindahan adalah saudara shader permukaan yang lebih tua, mereka lebih kuat dan kompleks untuk digunakan. Permukaan shader dapat menciptakan ilusi permukaan tidak teratur dengan menggunakan pemetaan bump. Teknik ini tidak benar-benar memanipulasi permukaan, tetapi bukan memanipulasi normal. Jadi bagaimana kita bisa membangun tonjolan nyata? Bagaimana kita bisa membuat permukaan bulan penuh dengan kawah? Shader Pemindahan adalah alat untuk pekerjaan dalam kasus ini. Mereka menerima titik pada permukaan dan beberapa rincian lainnya (seperti, derivatif parsial yang normal, dan sebagainya) dan menghitung titik, baru pengungsi. Ini dapat digunakan untuk membuat fraktal dari pegunungan quad tunggal, hanya dengan menyediakan fungsi fraktal untuk shader.

Shader Imager digunakan untuk warna berbasis postprocessing. Mereka menerima nilai-nilai piksel floating-point warna dan kembali satu set nilai-nilai makna sewenang-wenang sebagai output. Dengan demikian, mereka dapat digunakan untuk efek seperti grayscale pemrosesan atau Tinting warna, tetapi juga untuk aplikasi menarik lainnya. Mereka dapat mengkonversi RGB output vanili ke Hue-Saturation Nilai-(HSV) atau format lain. Mereka dapat menghasilkan efek yang paling ditemukan pada perangkat lunak pengolahan citra komersial, dan sebagainya.

Shader RenderMan ditulis dalam bahasa C-seperti dan termasuk perpustakaan besar fungsi yang berguna. Sebagai contoh, di sini adalah shader permukaan yang menghitung Lambert seperti pencahayaan dengan mengalikan vektor insiden ringan dengan normal:

permukaan IDez ()

{

Ci = abs (menormalkan (N) menormalkan (I).);

}

Perhatikan bagaimana Ci adalah hasil dari shader, yang menerima N dan saya sebagai masukan (bahkan jika mereka tidak lulus sebagai parameter). Sintaksnya adalah tidak jauh berbeda dari kode C reguler kecuali cara yang pertama, yang digunakan untuk menentukan jenis shader. Sekarang, di sini adalah contoh yang lebih terlibat yang menghitung perpindahan berbuih menggunakan fungsi dasar seluler dijelaskan oleh Steven Worley dalam makalah SIGGRAPH populer nya (lihat Lampiran E , "Bacaan lebih lanjut," dan Gambar 21.3 ). Dalam kode ini, kita akan melewati tiga parameter yang mengontrol bagaimana perpindahan diterapkan:

perpindahan IDbubbly (float mult = 5, Nzscale = 1, Kd = 0,2, bubsize = 1)

{

biasa Nn = menormalkan (N);

float a, b, c, dada;

mengapung dist, terpendek = 10000;

titik Po = transform ("objek", P) * mult;

/ * Sel pusat benar, pusat sel sekitarnya, pusat sel noise * /

titik trucell, surrcell, nzcell;

vektor offset;

setxcomp (trucell, lantai (xcomp (Po)) + .5);

setycomp (trucell, lantai (ycomp (Po)) + .5);

setzcomp (trucell, lantai (zcomp (Po)) + .5);

/ * Apa adalah jarak yang terdekat ke pusat sel noise? * /

untuk (a = -1; a <= 1; a + = 1)

{

for (b = -1, b <= 1; b + = 1)

{

for (c = -1; c <= 1; c + = 1)

{

offset = vektor (a, b, c);

surrcell = trucell + offset;

nzcell = surrcell + ((vektor cellnoise (surrcell)

- .5) * Nzscale);

dist = jarak (Po, nzcell);

if (dist

}

dada = penjepit (terpendek, 0, bubsize) / bubsize;

P + = Nn * (pow (dada, 2) -1) * Kd;

N = calculatenormal (P);

}

Gambar 21.3. Fungsi dasar Worley digunakan untuk menghasilkan tekstur beberapa diberikan dengan menggunakan shader RenderMan.

Shader RenderMan disusun dan disimpan sebagai bytecode. Kemudian, pada waktu render, shaders sesuai dieksekusi sebanyak yang diperlukan untuk mensimulasikan efek yang diinginkan. Shader RenderMan tidak pernah dirancang untuk real-time digunakan. Render sering kali dalam besarnya "jam" per frame. Tidak diragukan lagi, shader memperlambat proses rendering, tetapi fleksibilitas ditambahkan dan kontrol membuat mereka pilihan yang sangat menarik. Sebagai bukti kualitas RenderMan dan fleksibilitas, adalah salah satu render / adegan platform terkemuka deskripsi digunakan saat ini, 15 tahun setelah awal. Sistem ini mendapat pengakuan luas dengan penggunaannya dalam film seperti The Abyss, film pendek seperti Luxo Jr, dan terutama Tin Toy oleh Pixar, dan itu terus memproduksi sebuah daftar tanpa akhir dari blockbuster yang telah memperoleh manfaat dari fleksibilitas bahasa shading RenderMan itu.

Bahkan, Anda akan segera melihat bahwa RenderMan telah sangat mempengaruhi cara kita memandang shader hari ini. Bahkan sebagian besar sistem real-time shading dapat dianggap keturunan produk ini landasan.

sumber : http://health-7.com/books/GetTopic2?bookName=Core%20Techniques%20And%20Algorithms%20In%20Game%20Programming&topicTitle=Renderman

ndamfatur site

Blog Absurd Seputar Komputer

Popular Posts

Blogger templates

Blogger news

Blogroll

About

Blog Archive

Translate Core Alogritm

RenderMan