CHƯƠNG 8 : ÁNH SÁNG
8.4. SỰ SO SÁNH GIỮA CÁC KỸ THUẬT (COMPARISON OF TECHNIQUES)
TECHNIQUES)
Trong phần này ta sẽ đỏnh giỏ 3 thuật giải và chỳ ý đến năm khớa cạnh sau:
Tốc độ - lượng thời gian (bao gồm cả quỏ trỡnh tiền xử lý) yờu cầu để trả lại một
hỡnh ảnh.
Chất lượng ảnh – cỏch tạo ra hỡnh ảnh, tựy chọn theo yờu cầu – xử lý tham số được yờu cầu để đạt được kết quả mong muốn.
Sự hạn chế hỡnh học – kỹ thuật cú thể điều khiển những cảnh chuyờn biệt hoặc cú
hạn chế. Cú thể sẽ tốt hơn ở một vài khung cảnh so với những cảnh khỏc. Sự thực hiện khú khăn – mất nhiều cụng sức để thực hiện giải thuật.
8.4.1. Raytracing
Raytracing là một giải thuật khỏ nhanh. Thời gian trả lại thường nằm trong đơn vị giõy thậm chớ cho những khung cảnh khú với một sự thực hiện cẩn thận.
Những hỡnh ảnh sản sinh thỡ ấn tượng nhưng lại rất xa thực tế và nú thường được
nhỡn thoỏng qua rằng hỡnh ảnh đú được tạo ra bởi một raytracer. Từ tốt nhất để mụ tả hỡnh
ảnh “siờu thực”. Những phản xạ xuất hiện với độ sắc khụng giảm và hỡnh búng thỡ rất sắc.
Raytracing bởi vậy cho kết quả rất thực tế trờn khung cảnh nơi mà những đặc tớnh này thỡ rất nổi bật như là khung cảnh với nhiều kớnh, gương và kim loại búng. Mặt khỏc khung cảnh với đối tượng “khuếch tỏn” giống như thảm và nguồn sỏng bề mặt hoặc cảnh ngoài trời khụng thể được trả lại chõn thực với một raytracer cơ bản. Kết luận là sự tương tỏc
khuếch tỏn ỏnh sỏng thỡ nổi bật trong thực tế nhưng nú chưa được sử dụng đỳng mức vào trong một raytracer.
Cú rất ớt cỏc yờu cầu của khỏch hàng và khụng cú sự hạn chế về hỡnh học. Hơn nữa việc thực hiện giải thuật thỡ khỏ dễ.
8.4.2. Radiosity
Radiosity thỡ khỏ chậm so với raytracing nhưng từ giải thuật khụng tớnh đến sự tương tỏc phản chiếu với giải phỏp trả lại cảnh quan độc lập. Giải phỏp cú thể được sử dụng bởi một bộ phần cứng tăng tốc trả lại tiờu chuẩn, vớ dụ: toàn bộ radiosity tớnh toỏn cú thể là tốn kộm với bước tiền xử lý sau đú sự tương tỏc tỷ lệ khung hỡnh (framerates) là cú thể.
Chất lượng hỡnh ảnh của những radiosity phỏt sinh cú thể là rất tốt cho khung cảnh, mà khụng cú sự tương tỏc lúng lỏnh nào nhưng những khung cảnh như vậy thỡ khụng dễ tỡm thấy trong thực tế (nhưng dễ hơn để tỡm khung cảnh chỉ với sự tương tỏc lúng lỏnh
cho cỏi mà raytracing tốt nhất). Từ khi sự tương tỏc lúng lỏnh được hoàn toàn lờ đi bởi
thuật giải, khung cảnh mà chứa đựng điều này thỡ khụng thể trả lại khung cảnh hiện thực. Vài yờu cầu của khỏch hàng về một khung cảnh là cần thiết để đạt được những kết quả mong muốn. Đặc biệt kớch cỡ của miếng vỏ và năng lượng của ỏnh sỏng cú thể khú
đỏnh giỏ sớm được.
Giải thuật sử dụng miếng vỏ hỡnh chữ nhật xấp xỉ hỡnh học khi tớnh toỏn giải phỏp và từ sự phức tạp của số miếng vỏ hỡnh vuụng đú cũng khụng quỏ nhiều. Điều này cú nghĩa là muốn uốn cong những bề mặt như một hỡnh cầu toỏn học cú thể chỉ xấp xỉ tới độ nào đú hoặc sự tớnh toỏn sẽ rất lõu. Sự phức tạp của khung cảnh khụng thể quỏ cao cho cựng một lý do.
Sự thực hiện giải thuật cú thể sử dụng lượng thời gian khỏ lớn chủ yếu vỡ ở đú cú
một số bước quan trọng.
8.4.3. Photon mapping
Photon mapping cú thể nhanh hơn raytracing nếu chỉ cú vài photon được sử dụng. Tuy nhiờn trong khi cả chất lượng hỡnh ảnh và thời gian trả lại tăng lờn theo số lượng photon
được sử dụng cú lẽ nú sẽ cú phần chậm hơn raytracer khi sử dụng trong thực tế.
Từ khi giải phỏp photon mapping thường được sử dụng để xõy dựng phớa trờn của 1 raytracer bỡnh thường thỡ nú cú thể sản sinh tất cả cỏc hỡnh ảnh đú như một raytracer bỡnh
thường. Hiệu năng của phương phỏp photon mapping là nú cú khả năng mụ hỡnh húa rất nhiều hiện tượng-vật kỳ lạ (phenomeanas) trong thế giới thực mà đõy là điều khụng thể
đối với một mỡnh raytracing (như là màu mỏu tươi, tụ quang, hỡnh búng mềm …). Hỡnh ảnh sẽ rất tốt và hiện thực khi cú đủ số photon được sử dụng.
Xuất hiện vấn đề làm sao sử dụng để cho một kết quả tốt yờu cầu rất nhiều sự ngắt quóng, và như vậy nú khụng dễ để trả lại hỡnh ảnh hoàn hảo ở lần thử đầu tiờn. Tức là
photon mapping khụng đặt những sự hạn chế về khung cảnh, photon cú thể chứa bất kỳ loại hỡnh học nào miễn là điểm giao nhau cú thể được tớnh toỏn và sự thực hiện của
phương phỏp khỏ tiờn tiến mới lạ. Phần khú nhất là ngắt quóng nú vào trong việc sản sinh một kết quả cú sức thuyết phục.
Túm tắt:
Ánh sỏng là phần rất quan trọng trong đồ hoạ mỏy tớnh. Trong chương này đi sõu vào xột cỏc giải thuật đồ hoạ ỏnh sỏng, cụ thể là cỏc giải thuật chiếu sỏng toàn cục:
Raytracing, Radiosity và Photo mapping.
Mỗi một thuật toỏn đều xột đặc điểm, trỡnh bày cỏc bước và cỏc cụng thức trong giải thuật, cuối cựng đỏnh giỏ ưu nhược điểm của từng giải thuật.