🧛🏽 🧙🏽 👨‍👨‍👦 3 डी गेम रेंडरिंग कैसे काम करता है: प्रकाश और छाया 😽 🙌🏾 🆒

आधुनिक खेलों में दृश्य प्रभावों के विशाल बहुमत का कार्यान्वयन प्रकाश और छाया के विवेकपूर्ण उपयोग पर निर्भर करता है। उनके बिना, खेल उबाऊ और बेजान होगा। 3 डी गेम के प्रतिपादन के विश्लेषण के चौथे भाग में, हम इस बात पर ध्यान केंद्रित करेंगे कि 3 डी दुनिया में वर्टेक्स प्रोसेसिंग और टेक्सचर मैपिंग के साथ क्या हो रहा है। हमें फिर से बहुत सारे गणित की आवश्यकता होगी, साथ ही प्रकाशिकी की बुनियादी बातों की एक ठोस समझ भी होगी।

भाग 1: वर्टेक्स प्रसंस्करण

भाग 2: रेखांकन और किरण अनुरेखण

भाग 3: बनावट और फ़िल्टरिंग बनावट

अतीत को याद करो

इससे पहले, हमने दृश्यों में वस्तुओं को स्थानांतरित करने और संसाधित करने के प्रमुख पहलुओं की जांच की, उनका त्रि-आयामी अंतरिक्ष से पिक्सल के एक फ्लैट ग्रिड में रूपांतरण, साथ ही इन वस्तुओं पर बनावट को ओवरले करने के तरीके। कई वर्षों से, इस तरह के ऑपरेशन रेंडरिंग प्रक्रिया का एक अनिवार्य हिस्सा रहे हैं, और हम 1993 में लौटकर और आईडी सॉफ्टवेयर के कयामत को लॉन्च करके इसे देख सकते हैं।

आधुनिक मानकों के अनुसार, इस खेल में प्रकाश और छाया का उपयोग बहुत ही प्रधान था: प्रकाश स्रोतों को ध्यान में नहीं रखा गया था, इसके कोने के आधार पर प्रत्येक सतह को एक सामान्य रंग मान या परिवेश प्रकाश का मूल्य दिया गया था । छाया के सभी संकेतों को बनावट के चालाक उपयोग और पर्यावरण के रंग की पसंद के लिए धन्यवाद दिया गया था।

कोई छाया नहीं थी क्योंकि वे प्रोग्रामर का कार्य नहीं थे: उस समय का पीसी एक 66 मेगाहर्ट्ज प्रोसेसर था (अर्थात, 0.066 गीगाहर्ट्ज!), एक 40 एमबी हार्ड ड्राइव और न्यूनतम 3 डी क्षमताओं के साथ 512 किलोबाइट ग्राफिक्स कार्ड था। फास्ट फॉरवर्ड 23: श्रृंखला के प्रसिद्ध रिबूट में, हम एक पूरी तरह से अलग कहानी देखते हैं।

इस फ़्रेम को रेंडर करने के लिए बहुत सारी तकनीकों का उपयोग किया गया था , यह स्क्रीन स्पेस एंबिएंस रोड़ा, प्री-पास डेप्थ मैपिंग, बोकेह ब्लर फ़िल्टर, टोन करेक्शन ऑपरेटर्स, इत्यादि जैसे चरणों को समेटे हुए है। प्रत्येक सतह की प्रकाश व्यवस्था और छायांकन की गणना गतिशील रूप से की जाती है: वे पर्यावरण की स्थिति और खिलाड़ी के कार्यों के आधार पर लगातार बदल रहे हैं।

चूंकि किसी भी 3 डी रेंडरिंग ऑपरेशन में गणित (गणना का एक पूरा गुच्छा!) की आवश्यकता होती है, हम किसी भी आधुनिक गेम के पर्दे के पीछे क्या होता है, के साथ बेहतर शुरुआत करते हैं।

मठ प्रकाश

सब कुछ सही ढंग से लागू करने के लिए, हमें विभिन्न सतहों के साथ बातचीत करते समय प्रकाश के व्यवहार को सही ढंग से अनुकरण करने की आवश्यकता होती है। यह उत्सुक है कि पहली बार यह समस्या 18 वीं शताब्दी में जोहान हेनरिक लैंबर्ट नामक एक व्यक्ति द्वारा हल की जानी शुरू हुई थी।

1760 में, एक स्विस वैज्ञानिक ने फोटोमेट्रिया नामक एक किताब जारी की । इसमें, उन्होंने प्रकाश के व्यवहार के मूलभूत नियमों की रूपरेखा दी; उनमें से सबसे उल्लेखनीय निम्नलिखित था - सतह प्रकाश का उत्सर्जन करती है (परावर्तन या प्रकाश स्रोत के रूप में) इस तरह से उत्सर्जित प्रकाश की चमक सामान्य सतह और पर्यवेक्षक के बीच कोण के कोसाइन पर निर्भर करती है।

इस सरल नियम ने तथाकथित विसरित प्रकाश व्यवस्था की नींव रखी । यह एक गणितीय मॉडल है जिसका उपयोग सतह के रंग की गणना उसके भौतिक गुणों (उदाहरण के लिए, उसका रंग और प्रकाश प्रतिबिंब की डिग्री) और प्रकाश स्रोत के स्थान के आधार पर किया जाता है।

3 डी प्रतिपादन में, इसके लिए बहुत सी जानकारी की आवश्यकता होती है, जो इस तरह की योजना के रूप में कल्पना करना सबसे आसान है:

हम छवि में बहुत सारे तीर देखते हैं, ये वैक्टर हैं , और रंग की गणना करने के लिए निम्नलिखित वैक्टर की आवश्यकता होती है:

दृश्य को देखते हुए शीर्ष स्थिति, प्रकाश स्रोत और कैमरे के लिए 3 वैक्टर
प्रकाश स्रोत और कैमरे की दिशा के लिए 2 वैक्टर शीर्ष के दृष्टिकोण से
1 सामान्य वेक्टर
1 अर्ध-वेक्टर (यह प्रकाश और कैमरे की दिशा वाले वैक्टर के बीच हमेशा होता है)

उन्हें प्रतिपादन प्रक्रिया के कोने को संसाधित करने के चरण में गणना की जाती है, और उन सभी को एकजुट करने वाला समीकरण (जिसे लैम्बर्ट मॉडल कहा जाता है) का रूप है:

यही है, विसरित प्रकाश के तहत वर्टेक्स के रंग की गणना सतह के रंग, प्रकाश स्रोत के रंग और वर्टेक्स के सामान्य वैक्टर के स्केलर उत्पाद और क्षीणन और प्रक्षेपण गुणांक के साथ प्रकाश की दिशा की गणना करके की जाती है । यह ऑपरेशन दृश्य में प्रत्येक प्रकाश स्रोत के लिए किया जाता है, इसलिए समीकरण की शुरुआत में योग का प्रतीक।

इस समीकरण में वैक्टर (और सब कुछ जो हम नीचे देखते हैं) सामान्यीकृत होते हैं (जैसा कि प्रत्येक वेक्टर के ऊपर के आइकन द्वारा दिखाया गया है)। सामान्यीकृत वेक्टर अपनी मूल दिशा को बरकरार रखता है, और इसकी लंबाई एक इकाई मान (यानी माप की 1 इकाई के बराबर) तक घट जाती है।

सतह और प्रकाश स्रोत के रंग मान मानक RGBA संख्या (लाल, हरा, नीला और अल्फा पारदर्शिता) हैं। वे पूर्णांक हो सकते हैं (उदाहरण के लिए, प्रत्येक रंग चैनल के लिए INT8), लेकिन लगभग हमेशा फ्लोटिंग पॉइंट नंबर होते हैं (उदाहरण के लिए, एफपी 32)। क्षीणन गुणांक यह निर्धारित करता है कि स्रोत से दूर जाने पर रोशनी का स्तर कैसे घटता है, और इसे दूसरे प्रकार से गणना की जाती है:

ए ए _सी , ए _एल और ए _क्यू विभिन्न गुणांक (स्थिर, रैखिक, द्विघात) हैं जो वर्णन करते हैं कि दूरी प्रकाश स्तर को कैसे प्रभावित करती है। रेंडरिंग इंजन बनाते समय सभी प्रोग्रामर द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। प्रत्येक ग्राफिकल एपीआई में, इसे अपने तरीके से लागू किया जाता है, लेकिन प्रकाश स्रोत के प्रकार को एन्कोडिंग करते समय गुणांक पेश किए जाते हैं।

इससे पहले कि हम अंतिम गुणांक (फ्लडलाइट) पर विचार करें, यह ध्यान देने योग्य है कि 3 डी प्रतिपादन में अनिवार्य रूप से तीन प्रकार के प्रकाश स्रोत हैं: बिंदु, दिशात्मक और स्पॉटलाइट।

बिंदु स्रोत समान रूप से सभी दिशाओं में प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, और दिशात्मक स्रोत केवल एक दिशा में प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं (गणित के दृष्टिकोण से, यह सिर्फ एक बिंदु स्रोत है, अनंत दूरी पर दूरस्थ)। स्पॉटलाइट्स जटिल दिशात्मक स्रोत हैं क्योंकि वे एक शंकु के आकार में प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं। शंकु के शरीर में जिस तरह से प्रकाश भिन्न होता है वह शंकु के आंतरिक और बाहरी हिस्सों के आकार को निर्धारित करता है।

और हां, सर्चलाइट गुणांक के लिए, एक और समीकरण है:

प्रोजेक्टर गुणांक का मान 1 है (यानी, स्रोत प्रोजेक्टर नहीं है ), या 0 (यदि शीर्ष शंकु दिशा के बाहर है), या दोनों के बीच कुछ गणना मूल्य। कोण φ (PHI) और θ (थीटा) सुर्खियों से शंकु के आंतरिक / बाहरी हिस्सा के आयामों को निर्दिष्ट करें।

दो वैक्टर: L _dcs और L _dir (कैमरा दिशा और स्पॉटलाइट दिशा के विपरीत) का उपयोग यह निर्धारित करने के लिए किया जाता है कि क्या शीर्ष की शंकु छू रही है।

अब हमें यह याद रखना चाहिए कि फैलाने वाले प्रकाश के मूल्य की गणना करने के लिए यह सब आवश्यक है, और इन सभी कार्यों को प्रत्येक के लिए निष्पादित किया जाना चाहिएदृश्य में प्रकाश स्रोत, या कम से कम प्रत्येक स्रोत के लिए जिसे प्रोग्रामर विचार करना चाहता था। इन समीकरणों में से कई को ग्राफिकल एपीआई द्वारा निष्पादित किया जाता है, लेकिन उन्हें मैन्युअल रूप से भी किया जा सकता है यदि एनकोडर को छवि पर अधिक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

हालांकि, वास्तविक दुनिया में, वास्तव में, प्रकाश स्रोतों की एक अनंत संख्या है: प्रत्येक सतह प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है, इसलिए वे सभी दृश्य के समग्र प्रकाश को प्रभावित करते हैं। यहां तक कि रात में भी बैकग्राउंड लाइटिंग होती है, चाहे वह सितारे और ग्रह हों या वातावरण में प्रकाश बिखरा हो।

इसे अनुकरण करने के लिए, एक और प्रकाश मूल्य की गणना की जाती है: परिवेश प्रकाश।

यह समीकरण विसरित प्रकाश व्यवस्था की तुलना में सरल है क्योंकि दिशाओं की आवश्यकता नहीं है। यहाँ, विभिन्न गुणांक का एक सरल गुणन किया जाता है:

सी _एसए - सतह रोशनी रंग
सी _जीए - वैश्विक 3 डी दृश्य का रंग उजागर करें
सी _ला - दृश्य में सभी प्रकाश स्रोतों की रोशनी का रंग

यह ध्यान देने योग्य है कि क्षीणन और प्रोजेक्टर गुणांक फिर से उपयोग किए जाते हैं, साथ ही साथ सभी प्रकाश स्रोतों का योग भी।

तो, हमारे पास बैकग्राउंड लाइटिंग है और हमने 3 डी दुनिया की विभिन्न सतहों से प्रकाश स्रोतों के प्रसार को ध्यान में रखा। लेकिन लैम्बर्ट मॉडल केवल उन सामग्रियों के लिए काम करता है जो सभी दिशाओं में इसकी सतह से प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं; कांच या धातु से बनी वस्तुएं एक अन्य प्रकार का प्रतिबिंब बनाती हैं जिसे स्पेक्युलर कहा जाता है ; स्वाभाविक रूप से, उसके लिए एक समीकरण भी है!

इस सूत्र के अलग-अलग हिस्सों को पहले से ही आप से परिचित होना चाहिए: हमारे पास दर्पण रंग के दो मूल्य हैं (सतह के लिए एक - सी _एस , प्रकाश के लिए दूसरा - सी _एलएस ), साथ ही सामान्य क्षीणन और बाढ़ कारक।

चूँकि स्पेक्युलर परावर्तन बहुत ही केन्द्रित और निर्देशित होता है, स्पेक्युलर रोशनी की चमक को निर्धारित करने के लिए दो वैक्टर का उपयोग किया जाता है: वर्टेक्स नॉर्मल और सेमी-वेक्टर। गुणांक पी को स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन की शक्ति कहा जाता है , यह एक संख्या है जो सतह सामग्री के गुणों के आधार पर प्रतिबिंब की चमक को निर्धारित करती है। जैसे-जैसे पी बढ़ता है, दर्पण प्रभाव तेज होता जाता है, लेकिन अधिक केंद्रित और छोटा होता है।

माना जाने वाला अंतिम तत्व सबसे सरल है क्योंकि यह सिर्फ एक संख्या है। इसे उत्सर्जक प्रकाश कहा जाता है , और उन वस्तुओं पर लागू किया जाता है जो प्रकाश का एक प्रत्यक्ष स्रोत हैं, जो कि एक ज्योति, एक टॉर्च, या सूर्य के लिए है।

इसका मतलब है कि अब हमारे पास सतह के शीर्ष के रंग की गणना के लिए एक संख्या और तीन सेट हैं, पृष्ठभूमि प्रकाश (पर्यावरण) को ध्यान में रखते हुए, साथ ही साथ विभिन्न प्रकाश स्रोतों और सतह सामग्री (फैलाना और स्पेक्युलर) के गुणों के बीच बातचीत। प्रोग्रामर केवल एक को चुन सकते हैं या सभी चारों को जोड़कर बस उन्हें मोड़ सकते हैं।

नेत्रहीन, संयोजन इस तरह दिखता है:

हमारे द्वारा विचार किए गए समीकरण ग्राफिक APIs (उदाहरण के लिए, Direct3D और OpenGL) द्वारा उनके मानक कार्यों का उपयोग करके लागू किए जाते हैं, लेकिन प्रत्येक प्रकार के प्रकाश के लिए वैकल्पिक एल्गोरिदम हैं। उदाहरण के लिए, फैलाना प्रकाश को ऑरेन-नैयर मॉडल का उपयोग करके कार्यान्वित किया जा सकता है , जो कि लैम्बर्ट मॉडल की तुलना में बहुत ही कठिन सतहों के लिए बेहतर है।

दर्पण प्रतिबिंब समीकरण को उन मॉडलों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है जो इस तथ्य को ध्यान में रखते हैं कि कांच या धातु जैसी बहुत चिकनी सतह अभी भी खुरदरी है, लेकिन सूक्ष्म स्तर पर। गणितीय जटिलता की कीमत पर ऐसे मॉडल, जिन्हें माइक्रो फ़ेसट एल्गोरिदम कहा जाता है, अधिक यथार्थवादी चित्र प्रदान करते हैं।

जो भी मॉडल का उपयोग किया जाता है, वे अपने आवेदन की आवृत्ति को 3 डी दृश्य तक बढ़ाकर सभी में बहुत सुधार करते हैं।

वर्टेक्स या पिक्सेल-बाय-पिक्सेल गणना

जब हमने वर्टेक्स प्रसंस्करण और रेखांकन की जांच की , तो हमने देखा कि प्रत्येक शीर्ष के लिए किए गए सभी ट्रिकी प्रकाश गणनाओं के परिणामों को कोने के बीच की सतह पर प्रक्षेपित किया जाना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि सतह सामग्री से जुड़े गुणों को कोने के अंदर जमा किया जाता है; जब 3 डी दुनिया को 2 डी पिक्सेल ग्रिड में संपीड़ित किया जाता है, तो पिक्सल केवल वही रहता है जहां शीर्ष था।

बाकी पिक्सेल को कोने के रंग के बारे में जानकारी प्रसारित करने की आवश्यकता होती है ताकि रंग सतह पर सही ढंग से मिश्रण हो। 1971 में, हेनरी गौराड , जो यूटा विश्वविद्यालय में स्नातक छात्र थे, ने अब एक विधि प्रस्तावित की जिसे गौर्ड शेडिंग कहा जाता है ।

उनकी विधि कम्प्यूटेशनल रूप से तेज थी और कई वर्षों के लिए वास्तविक मानक बन गई , लेकिन उन्हें भी समस्या थी। वह दर्पण प्रकाश व्यवस्था को सही ढंग से प्रक्षेपित नहीं कर सका, और यदि वस्तु कम संख्या में प्राइमेट से बना था, तो प्राइमेट के बीच मिश्रण गलत प्रतीत होता था।

इस समस्या का एक समाधान 1973 में बुई टियोंग फोंग द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिन्होंने यूटा विश्वविद्यालय में भी काम किया था। अपने शोध लेख में, फोंग ने रास्टराइज्ड सतहों पर वर्टिकल के मानदंडों को प्रक्षेपित करने के लिए एक तकनीक का प्रदर्शन किया। इसका मतलब था कि बिखरे हुए और स्पेक्युलर परावर्तन मॉडल प्रत्येक पिक्सेल के लिए सही ढंग से काम करेंगे, और हम इसे डेविड ईक के ऑनलाइन कंप्यूटर ग्राफिक्स और वेबगेल ट्यूटोरियल में स्पष्ट रूप से देख सकते हैं ।

नीचे दिखाए गए कार्बन गोले एक ही प्रकाश मॉडल के साथ रंगीन हैं, लेकिन बाएं हाथ की गणना के लिए लंबवत प्रदर्शन किया जाता है, इसके बाद गौर्ड शेडिंग द्वारा उन्हें पूरी सतह पर प्रक्षेपित किया जाता है। दाईं ओर गोलाकार के लिए, गणना पिक्सेल द्वारा पिक्सेल की जाती है, और अंतर स्पष्ट है।

फिर भी छवियां उन सभी सुधारों को व्यक्त नहीं करती हैं जो फोंग पर छायांकन द्वारा लाए गए थे , लेकिन आप स्वतंत्र रूप से एक के ऑनलाइन डेमो को चला सकते हैं और एनीमेशन देख सकते हैं।

हालांकि, फोंग वहाँ नहीं रुके, और कुछ साल बाद उन्होंने एक और शोध लेख प्रकाशित किया, जिसमें उन्होंने दिखाया कि परिवेश, प्रसार, और स्पेक्युलर परावर्तन के लिए अलग-अलग गणना एक साधारण समीकरण के साथ कैसे की जा सकती है:

यहाँ हमें गंभीरता से समझना होगा! अक्षर k द्वारा दर्शाए गए मान परिवेशी, विसरित और स्पेक्युलर प्रतिबिंबों के प्रतिबिंब प्रतिबिंब हैं। उनमें से प्रत्येक घटना प्रकाश की परिमाण से परावर्तित प्रकाश के इसी प्रकार का एक अंश है; सी मान हमने ऊपर समीकरणों में देखा (प्रत्येक प्रकार की प्रकाश व्यवस्था के लिए सतह सामग्री के रंग मूल्य)।

वेक्टर R "परफेक्ट रिफ्लेक्शन" वेक्टर है - वह दिशा जिसमें परावर्तित प्रकाश गति करेगा यदि सतह पूरी तरह से चिकनी थी; यह सामान्य सतह और घटना प्रकाश वेक्टर का उपयोग करके गणना की जाती है। वेक्टर सी कैमरा दिशा वेक्टर है; और आर और सी सामान्यीकृत हैं।

अंत में, समीकरण में अंतिम स्थिर है: α का मान सतह चमक की डिग्री निर्धारित करता है। सामग्री को चिकना करना (यानी जितना अधिक यह कांच या धातु जैसा दिखता है), उतनी ही अधिक संख्या।

इस समीकरण को आमतौर पर फोंग प्रतिबिंब मॉडल कहा जाता है । उनके शोध के समय, ऐसा प्रस्ताव कट्टरपंथी था, क्योंकि इसके लिए गंभीर कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता थी। मॉडल का एक सरलीकृत संस्करण जिम ब्लिन द्वारा बनाया गया था , सूत्र के भाग को आर और सी से एच और एन (आधा-दूरी वेक्टर और सतह सामान्य) के स्थान पर प्रतिस्थापित किया गया था । R के मान की गणना प्रत्येक प्रकाश स्रोत और फ्रेम में प्रत्येक पिक्सेल के लिए की जानी चाहिएएच प्रत्येक स्रोत के लिए और पूरे दृश्य के लिए एक बार गणना करने के लिए पर्याप्त है।

ब्लिन-फोंग प्रतिबिंब मॉडल आज मानक प्रकाश व्यवस्था है और इसका उपयोग Direct3D, OpenGL, Vulkan, आदि में डिफ़ॉल्ट रूप से किया जाता है।

कई अन्य गणितीय मॉडल हैं, खासकर अब जब जीपीयू पिक्सल को लंबे और जटिल शेड में संसाधित कर सकते हैं; साथ में, ऐसे फॉर्मूले को द्विदिश परावर्तन / संचरण वितरण कार्य (BRDF / BTFD) कहा जाता है; जब हम आधुनिक 3 डी गेम खेलते हैं तो वे मॉनिटर पर हर पिक्सेल को रंगने की नींव रखते हैं।

हालांकि, अब तक हमने केवल प्रकाश को प्रतिबिंबित करने वाली सतहों पर विचार किया है : पारभासी सामग्री प्रकाश संचारित करती है, जबकि प्रकाश की किरणें अपवर्तित होती हैं।। और कुछ सतहों। उदाहरण के लिए, पानी अलग-अलग डिग्री तक प्रकाश को प्रतिबिंबित और संचारित करता है।

हम प्रकाश को एक नए स्तर पर ले जाते हैं

आइए 2018 Ubisoft Assassin's Creed: ओडिसी गेम पर एक नज़र डालें , जिसमें खिलाड़ी अक्सर उथले नदियों और गहरे समुद्र में, पानी पर नौकायन करता है।

चित्रित लकड़ी, धातु, रस्सियों, कपड़े और पानी - यह सब प्रतिबिंबित करता है और गणना की एक गुच्छा का उपयोग करके प्रकाश को अपवर्तित करता है।

खेल की पर्याप्त गति को बनाए रखते हुए पानी के सबसे यथार्थवादी प्रतिपादन के लिए, यूबीसॉफ्ट प्रोग्रामर ने चाल का एक पूरा सेट इस्तेमाल किया। पानी की सतह को परिवेश, विसरित और स्पेक्युलर प्रकाश की परिचित तिकड़ी द्वारा रोशन किया जाता है, लेकिन वे दिलचस्प विशेषताओं के पूरक हैं।

इनमें से पहली का उपयोग अक्सर पानी के परावर्तक गुणों को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है - ये स्क्रीन स्पेस रिफ्लेक्शन (SSR) हैं। यह तकनीक दृश्य को प्रस्तुत करती है, लेकिन पिक्सेल के रंग प्रत्येक पिक्सेल की गहराई पर निर्भर करते हैं , अर्थात्। उसकी दूरी कैमरे से। गहराई को तथाकथित गहराई बफर में संग्रहीत किया जाता है। फिर फ़्रेम को सभी सामान्य प्रकाश व्यवस्था और बनावट के साथ फिर से प्रदान किया जाता है, लेकिन दृश्य को रेंडर बनावट के रूप में सहेजा जाता है , न कि एक तैयार बफर के रूप में जो मॉनिटर पर प्रसारित होता है।

उसके बाद, किरण मार्च किया जाता है । ऐसा करने के लिए, किरणों को कैमरे से उत्सर्जित किया जाता है और किरण के दौरान दूरी तय की जाती है। कोड गहराई बफर में पिक्सल के सापेक्ष बीम की गहराई की जांच करता है। यदि उनके पास समान मूल्य है, तो कोड सामान्य पिक्सेल की जांच करता है यह देखने के लिए कि क्या यह कैमरे पर निर्देशित है, और यदि ऐसा है, तो इंजन रेंडर बनावट से संबंधित पिक्सेल की तलाश करता है। फिर निर्देशों का एक और सेट पिक्सेल की स्थिति को प्रभावित करता है ताकि यह दृश्य में सही ढंग से परिलक्षित हो।

ईए के फ्रॉस्टबाइट इंजन में एसएसआर ऑर्डर का उपयोग किया जाता है।

इसके अलावा, सामग्री के भीतर आंदोलन के दौरान प्रकाश बिखरा हुआ है, और पानी या चमड़े जैसी सामग्री के लिए, एक और चाल जिसे उप-सतह बिखरने (एसएसएस) कहा जाता है। हम इसे विस्तार से नहीं बताएंगे, लेकिन आप पढ़ सकते हैं कि 2014 की एनवीडिया प्रस्तुति में इस तरह के आश्चर्यजनक परिणाम बनाने के लिए इसका उपयोग कैसे किया जाता है ।

एनवीडिया का 2013 फेसवॉर्क्स डेमो ( लिंक )

आइए हत्यारे के पंथ के पानी पर वापस जाएं: एसएसएस कार्यान्वयन शायद ही यहां ध्यान देने योग्य है, और गति के विचारों के कारण, यह इतनी सक्रिय रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। एसी श्रृंखला के पिछले खेलों में, यूबीसॉफ्ट ने नकली एसएसएस का उपयोग किया था , लेकिन अंतिम गेम में इसका उपयोग अधिक जटिल है, लेकिन फिर भी उतना बड़ा नहीं है जितना हमने एनवीडिया डेमो में देखा था।

पानी की सतह पर प्रकाश मूल्यों को बदलने के लिए, अतिरिक्त प्रक्रियाएं की जाती हैं जो तट पर दूरी के आधार पर पारदर्शिता में बदलाव के कारण गहराई के प्रभावों को सही ढंग से अनुकरण करती हैं। और जब कैमरा तट के पास पानी को देखता है, तो और भी एल्गोरिदम का उपयोग कास्टिक और अपवर्तन को ध्यान में रखने के लिए किया जाता है।

परिणाम प्रभावशाली हैं:

हत्यारा है पंथ: ओडिसी - अपनी सारी महिमा में पानी का प्रतिपादन।

हमने पानी को देखा, लेकिन हवा में प्रकाश की गति के बारे में क्या? धूल के कण, नमी और अन्य तत्व भी प्रकाश के बिखरने का कारण बनते हैं। नतीजतन, प्रकाश की किरणें मात्रा प्राप्त करती हैं , और केवल प्रत्यक्ष किरणों का एक सेट नहीं रह जाती हैं।

वॉल्यूमेट्रिक लाइटिंग के विषय को एक दर्जन लेखों तक विस्तारित किया जा सकता है, इसलिए हम इस बारे में बात करेंगे कि टॉम्ब रेडर का गेम राइज़ इससे कैसे निपटता है । नीचे दिए गए वीडियो में, प्रकाश का केवल एक मुख्य स्रोत है - इमारत में उद्घाटन के माध्यम से चमकता सूरज।

प्रकाश की मात्रा बनाने के लिए, गेम इंजन कैमरा दृश्यता पिरामिड (नीचे देखें) लेता है और घातीय रूप से इसे 64 भागों में गहराई से तोड़ता है। फिर, प्रत्येक स्लाइस को 160 x 94 तत्वों के आकार के साथ ग्रिड में व्यवस्थित किया जाता है, और यह सभी डेटा FP32 प्रारूप की त्रि-आयामी रेंडर बनावट में सहेजे जाते हैं। चूंकि बनावट आमतौर पर दो-आयामी होती है, पिरामिड के वॉल्यूम के "पिक्सेल" को स्वर कहा जाता है ।

4 x 4 x 4 voxel ब्लॉक के लिए, कम्प्यूटेशनल शेड निर्धारित करते हैं कि कौन से सक्रिय प्रकाश स्रोत इस वॉल्यूम को प्रभावित करते हैं, और फिर इस जानकारी को एक और तीन-आयामी रेंडर बनावट में लिखें। फिर, वोक्सल ब्लॉक के अंदर प्रकाश के कुल "घनत्व" का अनुमान लगाने के लिए, हेंग-ग्रीनस्टीन बिखरने वाले फ़ंक्शन नामक एक जटिल सूत्र का उपयोग किया जाता है ।

फिर इंजन डेटा को परिष्कृत करने के लिए कई और शेड्स करता है, जिसके बाद किरण मार्चिंग को पिरामिड के स्लाइस के साथ प्रकाश घनत्व मूल्यों के संचय के साथ किया जाता है। Eidos-Montréal का दावा है कि Xbox One पर ये सभी ऑपरेशन लगभग 0.8 मिलीसेकंड लेते हैं!

यद्यपि इस तकनीक का उपयोग सभी खेलों में नहीं किया जाता है, खिलाड़ियों को आज जारी किए गए लगभग सभी लोकप्रिय 3 डी खेलों में वॉल्यूमेट्रिक कवरेज देखने की उम्मीद है, विशेष रूप से प्रथम-व्यक्ति निशानेबाजों और एक्शन-एडवेंचर गेम्स में।

2018 के टॉम्ब रेडर सीक्वल के उदय में उपयोग की जाने वाली वॉल्यूमेट्रिक लाइटिंग।

प्रारंभ में, इस प्रकाश तकनीक को "दिव्य किरणों" कहा जाता था, या, जैसा कि वे वैज्ञानिक शब्दों में कहते हैं, "गोधूलि किरणें । " पहला गेम जिसमें इसका इस्तेमाल किया गया था वह क्रायटेक का पहला क्राइसिस था , जिसे 2007 में रिलीज़ किया गया था।

हालांकि, यह सच बड़ा प्रकाश नहीं था - इस प्रक्रिया में गहराई बफर के रूप में दृश्य का प्रारंभिक प्रतिपादन शामिल था, जिसका उपयोग मास्क के रूप में किया गया था - एक और बफर जिसमें पिक्सेल रंग गहरा हो गए थे वे कैमरे के करीब थे।

इस मास्क बफर को कई बार सैंपल लिया गया था, और शेडर ने नमूने लिए और उन्हें एक साथ धुंधला करके मिलाया। इस ऑपरेशन का परिणाम तैयार दृश्य के साथ मिलाया गया था:

पिछले 12 वर्षों में ग्राफिक्स कार्ड की प्रगति जबरदस्त रही है। Crysis की रिलीज़ के समय सबसे शक्तिशाली GPU Nvidia GeForce 8800 Ultra थे । सबसे तेज़ आधुनिक GPU - GeForce RTX 2080 Ti में 30 गुना अधिक कंप्यूटिंग शक्ति, 14 गुना अधिक मेमोरी और 6 गुना अधिक बैंडविड्थ है।

इस सभी कंप्यूटिंग शक्ति के साथ, आधुनिक गेम रेंडरिंग की बढ़ती जटिलता के बावजूद बहुत अधिक ग्राफिक सटीकता और समग्र गति प्रदान कर सकते हैं।

Ubisoft के द डिवीजन 2 में "डिवाइन किरणें"

लेकिन वास्तव में, यह प्रभाव दर्शाता है कि दृश्य सटीकता के लिए सही प्रकाश व्यवस्था के महत्व के बावजूद, प्रकाश की अनुपस्थिति वास्तव में और भी महत्वपूर्ण है ।

छाया का सार

आइए लेख के एक नए खंड को गेम ऑफ शैम्ब रेडर के साथ शुरू करें । नीचे की छवि में, छाया से संबंधित सभी ग्राफिक्स विकल्प अक्षम हैं; दाईं ओर वे शामिल हैं। अंतर बहुत बड़ा है, है ना?

चूंकि छाया वास्तविक दुनिया में स्वाभाविक रूप से बनती है, इसलिए वे गलत तरीके से लागू किए गए खेल कभी भी सही नहीं दिखेंगे। हमारे दिमाग को छाया का उपयोग करने के लिए एक दृश्य समर्थन के रूप में उपयोग किया जाता है ताकि सापेक्ष गहराई, स्थान और आंदोलन की भावना पैदा हो सके। लेकिन इसे 3 डी गेम में करना आश्चर्यजनक रूप से कठिन है, या कम से कम इसे सही तरीके से करना मुश्किल है।

चलो बतख के साथ शुरू करते हैं। यहाँ वह मैदान के चारों ओर घूम रही है, और सूरज की किरणें उस तक पहुँचती हैं और सही ढंग से अवरुद्ध हो जाती हैं।

दृश्य में छाया को लागू करने के पहले तरीकों में से एक मॉडल के तहत छाया के "स्पॉट" को जोड़ना था। यह पूरी तरह से अवास्तविक है, क्योंकि छाया का आकार छाया के कास्टिंग ऑब्जेक्ट के आकार से मेल नहीं खाता है; हालाँकि, यह दृष्टिकोण त्वरित और बनाने में आसान है।

पहला 3 डी गेम, उदाहरण के लिए, 1996 का पहला टॉम्ब रेडर , इस पद्धति का उपयोग करता था क्योंकि उस समय का हार्डवेयर, उदाहरण के लिए, सेगा सैटर्न और सोनी प्लेस्टेशन, कुछ भी बेहतर प्रदान नहीं कर सकता था। इस पद्धति ने सतह के ठीक ऊपर आदिम का एक सरल सेट चित्रित किया, जिस पर मॉडल चलता है, और फिर उन्हें छायांकित किया जाता है; एक साधारण बनावट के तल पर ड्राइंग का भी उपयोग किया गया था।

पहले तरीकों में से एक छाया पेश कर रहा था । इस मामले में, एक छाया उत्सर्जित करने वाला आदिम तल वाले एक विमान पर प्रक्षेपित किया गया था। इसके लिए आवश्यक गणितीय गणना का एक हिस्सा 80 के दशक के अंत में जिम ब्लिन द्वारा बनाया गया था। आधुनिक मानकों के अनुसार, यह एक सरल प्रक्रिया है, और यह साधारण स्थैतिक वस्तुओं के लिए सबसे अच्छा काम करता है।

लेकिन अनुकूलन के लिए धन्यवाद, छाया प्रक्षेपण ने गतिशील छाया के पहले योग्य उदाहरणों का निर्माण किया, उदाहरण के लिए, 1999 के गेम में किंगपिन: लाइफ ऑफ क्राइम इंटरप्ले द्वारा। जैसा कि हम नीचे दी गई छवि में देखते हैं, केवल एनिमेटेड अक्षर (यहां तक कि चूहों!) में छाया है, लेकिन यह साधारण धब्बों से बेहतर है।

इस दृष्टिकोण के साथ सबसे गंभीर समस्याएं हैं: (ए) छाया की सही अस्पष्टता, और (बी) प्रक्षेपण विधि एक सपाट सतह (उदाहरण के लिए, जमीन पर) छाया का उत्सर्जन करती है।

प्रॉजेक्टेड प्रिमिटिव को कलर करते समय और हर कैरेक्टर के लिए कई प्रॉजेक्ट्स को अंजाम देते हुए इन प्रॉब्लम्स को ट्रांसपेरेंसी का हल करके हल किया जा सकता है, लेकिन 90 के दशक के उत्तरार्ध की पीसी हार्डवेयर क्षमताओं को अतिरिक्त रेंडरिंग के साथ सामना नहीं किया जा सका।

छाया बनाने के लिए आधुनिक तकनीक

छाया को लागू करने का एक अधिक सटीक तरीका बहुत पहले प्रस्तावित किया गया था, पहले से ही 1977 में। ऑस्टिन विश्वविद्यालय (टेक्सास) में काम करते हुए, फ्रैंकलिन क्रो ने एक शोध लेख लिखा , जिसमें उन्होंने छाया संस्करणों का उपयोग करके कई तकनीकों का प्रस्ताव रखा ।

सामान्य शब्दों में, उन्हें निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है: प्रक्रिया यह निर्धारित करती है कि प्रकाश स्रोत की ओर कौन से प्राइमेटिव निर्देशित हैं; उनकी पसलियों को एक विमान तक बढ़ाया जाता है। जबकि यह बहुत कुछ परछाई के समान है, लेकिन महत्वपूर्ण अंतर यह है कि छाया की निर्मित मात्रा का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि पिक्सेल वॉल्यूम के अंदर है या बाहर। इस जानकारी के लिए धन्यवाद, न केवल जमीन पर, सभी सतहों पर छाया का उत्सर्जन किया जा सकता है।

1991 में टिम हेइडमैन द्वारा इस तकनीक में सुधार किया गया, जिन्होंने इस पर काम कियासिलिकॉन ग्राफिक्स । मार्क किलगार्ड 1999 में अपने आगे के विकास में लगे हुए थे , और जिस विधि पर हम विचार करेंगे, वह 2000 में जॉन कार्मैक ऑफ आईडी सॉफ्टवेयर द्वारा बनाई गई थी (हालांकि कार्मैक की विधि स्वतंत्र रूप से बिलोडो और सोंगा द्वारा क्रिएटिव लैब्स से दो साल पहले खोली गई थी; कि केरमेक अपने कोड को बदलने के लिए मजबूर किया गया था कानूनी समस्याओं से बचने के लिए)।

यह दृष्टिकोण कई फ्रेम प्रतिपादन (बुलाया आवश्यकता है बहु - एक प्रतिपादन बहुत और एक अवधारणा है, जिसे 90 के प्रारंभिक दशक कि आज हर जगह प्रयोग किया जाता है में महंगी प्रक्रिया) स्टेंसिल बफ़र ।

फ़्रेम बफ़र्स और गहराई के विपरीत, यह 3 डी दृश्य द्वारा ही नहीं बनाया गया है - यह बफर एक आयाम के सभी आयामों (जैसे x और y में रिज़ॉल्यूशन ) में एक रेखापुंज के समान है। इसमें संग्रहीत मानों का उपयोग रेंडरिंग इंजन को यह बताने के लिए किया जाता है कि फ्रेम बफर में प्रत्येक पिक्सेल के साथ क्या करना है।

इस बफर का उपयोग करने का सबसे सरल उदाहरण मास्क के रूप में उपयोग करना है:

छाया की मात्रा के साथ विधि लगभग इस प्रकार की जाती है:

हम दृश्य को फ्रेम बफर में रेंडर करते हैं, लेकिन केवल परिवेश प्रकाश व्यवस्था का उपयोग करते हैं (यदि पिक्सेल में प्रकाश स्रोत होता है, तो हम इसमें सभी उत्सर्जन मान भी शामिल करते हैं)
, , ( (back-face culling)). (, ) . (.. «») - .
, (front-face culling) -, .
, , -.

ये स्टैंसिल बफ़र और शैडो वॉल्यूम (आमतौर पर स्टैंसिल शैडो कहलाते हैं) 2004 डूम 3 आईडी सॉफ्टवेयर गेम में उपयोग किए गए थे :

ध्यान दें कि जिस सतह पर चरित्र चल रहा है वह छाया के माध्यम से अभी भी दिखाई दे रही है? यह छाया प्रक्षेपण पर पहला लाभ है। इसके अलावा, यह दृष्टिकोण आपको प्रकाश स्रोत से दूरी को ध्यान में रखने की अनुमति देता है (परिणामस्वरूप, कमजोर छाया प्राप्त की जाती है) और किसी भी सतह पर छाया डालना (चरित्र सहित)।

लेकिन इस तकनीक में गंभीर कमियां हैं, जिनमें से सबसे अधिक ध्यान देने योग्य बात यह है कि छाया के किनारों को पूरी तरह से छायांकन करने वाली वस्तु बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले आदिम की संख्या पर निर्भर है। इसके अलावा, मल्टीस्पेशिंग स्थानीय मेमोरी में कई रीड / राइट ऑपरेशन के साथ जुड़ा हुआ है, यही कारण है कि प्रदर्शन के मामले में स्टैंसिल छाया का उपयोग काफी महंगा है।

इसके अलावा, छाया संस्करणों की संख्या पर एक सीमा है, जिसे स्टैंसिल बफर का उपयोग करके जांचा जा सकता है, क्योंकि सभी ग्राफिक एपीआई उस पर काफी कम संख्या में बिट्स आवंटित करते हैं (आमतौर पर केवल 8)। हालांकि, स्टैंसिल छाया की कम्प्यूटेशनल लागत के कारण, यह समस्या आमतौर पर उत्पन्न नहीं होती है।

एक और समस्या है - छाया स्वयं यथार्थवादी से बहुत दूर हैं। क्यों? क्योंकि सभी प्रकाश स्रोत - लैंप, खुली लपटें, लालटेन और सूर्य - अंतरिक्ष में एकल बिंदु नहीं हैं, अर्थात्। वे किसी क्षेत्र का प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। नीचे दिखाए गए सबसे सरल मामले में भी, वास्तविक छाया में शायद ही कभी तेजी से परिभाषित किनारों होते हैं।

छाया के अंधेरे क्षेत्र को पूर्ण छाया (गर्भ) कहा जाता है; पेनम्ब्रा हमेशा एक हल्का छाया होता है, और दोनों के बीच की सीमा अक्सर धुंधली होती है (क्योंकि आमतौर पर कई प्रकाश स्रोत होते हैं)। स्टैंसिल बफ़र्स और वॉल्यूम के साथ इसे मॉडल करना मुश्किल है, क्योंकि बनाई गई छाया को गलत रूप में संग्रहीत किया जाता है ताकि उन्हें संसाधित किया जा सके। बचाव के लिए छाया मानचित्रण आता है !

बुनियादी प्रक्रिया 1978 में लांस विलियम्स द्वारा विकसित की गई थी । यह बहुत आसान है:

प्रत्येक प्रकाश स्रोत के लिए, हम इस स्रोत के दृष्टिकोण से, गहराई की एक विशेष बनावट (जो कि, बिना रंग, प्रकाश, बनावट, आदि) बनाते हैं, दृश्य प्रस्तुत करते हैं। इस बफ़र का रिज़ॉल्यूशन तैयार फ्रेम के आकार के बराबर नहीं है, लेकिन बेहतर उतना ही अधिक है।
, ( x,y z) , .
: , .

जाहिर है, यह एक और मल्टी-पास प्रक्रिया है, लेकिन अंतिम चरण पिक्सेल शेड का उपयोग करके किया जा सकता है ताकि गहराई की जांच और बाद की प्रकाश गणना एक पास में संयुक्त हो। और चूंकि छाया बनाने की पूरी प्रक्रिया उपयोग की जाने वाली आदिम की संख्या पर निर्भर नहीं करती है, यह स्टैंसिल बफर और छाया की मात्रा का उपयोग करने की तुलना में बहुत तेज है।

दुर्भाग्य से, ऊपर वर्णित बुनियादी तकनीक सभी प्रकार की दृश्य कलाकृतियों को उत्पन्न करती है (उदाहरण के लिए, परिप्रेक्ष्य उपशमन , "छाया मुँहासे" , "पीटर पैनिंग"), जिनमें से अधिकांश गहराई बनावट के संकल्प और बिट आकार से संबंधित हैं। सभी जीपीयू और ग्राफिक्स एपीआई में बनावट के समान सीमाएं हैं, इसलिए इन समस्याओं को हल करने के लिए अतिरिक्त तकनीकों का एक पूरा सेट बनाया गया है।

गहराई से जानकारी के लिए बनावट का उपयोग करने का एक लाभ यह है कि GPUs बहुत जल्दी और कई अलग-अलग तरीकों से उन्हें नमूना और फ़िल्टर कर सकते हैं। 2005 में, एनवीडिया ने एक टेक्सचर सैंपलिंग विधि का प्रदर्शन किया, जो मानक छायांकन के कारण होने वाली कुछ दृश्य समस्याओं को हल कर सकता है। इसके अलावा, उन्होंने छाया के किनारों की एक निश्चित डिग्री प्रदान की; इस तकनीक को प्रतिशत के करीब फ़िल्टरिंग कहा जाता है ।

उसी समय के आसपास, Futuremark ने 3DMark06 में कैस्केड शैडो मैप्स (CSM) के उपयोग का प्रदर्शन किया । यह एक ऐसी तकनीक है जिसमें प्रत्येक प्रकाश स्रोत के लिए विभिन्न प्रस्तावों के साथ कई गहराई वाले बनावट बनाए जाते हैं। उच्च-रिज़ॉल्यूशन बनावट का उपयोग स्रोत के पास किया जाता है, और निम्न - स्रोत से दूरी पर। परिणाम विरूपण के बिना दृश्य में चिकनी छाया संक्रमण है। इस तकनीक को 2006 में डोनेली और लोरिटज़ेन ने अपने विचरण छाया मानचित्रण (वीएसएम) प्रक्रिया में सुधार किया था , साथ ही 2010 में इंटेल ने अपने नमूना वितरण एल्गोरिथ्म (एसडीएसएम) में।

टॉम्ब रेडर की छाया में एसडीएसएम का उपयोग करना

। तस्वीर को बेहतर बनाने के लिए, गेम डेवलपर्स अक्सर छायांकन तकनीकों के एक पूरे शस्त्रागार का उपयोग करते हैं, लेकिन मुख्य छाया छाया मानचित्रण रहता है। हालाँकि, इसे केवल कम संख्या में सक्रिय प्रकाश स्रोतों पर लागू किया जा सकता है, क्योंकि यदि आप इसे प्रकाश को परावर्तित या उत्सर्जित करने वाली प्रत्येक सतह के लिए मॉडल करने का प्रयास करते हैं, तो फ्रेम दर भयावह रूप से गिर जाएगी।

सौभाग्य से, एक सुविधाजनक तकनीक है जो किसी भी वस्तु के साथ काम करती है। यह वस्तु तक पहुंचने वाली रोशनी की चमक में कमी का आभास देता है (इस तथ्य के कारण कि वह या अन्य वस्तुएं प्रकाश को थोड़ा अवरुद्ध करती हैं)। इस सुविधा को परिवेश रोड़ा कहा जाता है ।और उसके कई संस्करण हैं। उनमें से कुछ विशेष रूप से हार्डवेयर निर्माताओं द्वारा डिज़ाइन किए गए हैं, उदाहरण के लिए, एएमडी ने एचडीएओ ( उच्च परिभाषा परिवेश रोड़ा ) बनाया, और एनवीडिया में एचबीएओ + ( क्षितिज आधारित परिवेश रोड़ा ) है।

जो भी संस्करण का उपयोग किया जाता है, उसे दृश्य पूरी तरह से प्रस्तुत किए जाने के बाद लागू किया जाता है, इसलिए इसे पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रभाव के रूप में वर्गीकृत किया जाता है । वास्तव में, प्रत्येक पिक्सेल के लिए यह गणना की जाती है कि हम इसे दृश्य में कितना देखते हैं (इसके बारे में और अधिक यहाँ और यहाँ ) पिक्सेल बफर के मूल्य की तुलना इसके चारों ओर पिक्सेल के साथ गहराई बफर में इसी बिंदु पर (जो, फिर से, एक बनावट के रूप में संग्रहीत की जाती है)।

गहराई बफ़र का नमूना लेना और फिर अंतिम पिक्सेल रंग की गणना परिवेश रोड़ा की गुणवत्ता सुनिश्चित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है; छायांकन के मामले में, उनके उचित संचालन के लिए परिवेश रोड़ा के सभी संस्करणों को प्रोग्रामर को सावधानीपूर्वक कॉन्फ़िगर करने और स्थिति के आधार पर कोड को समायोजित करने की आवश्यकता होती है।

AO (बाएं) और HBAO + (दाएं) के साथ टॉम्ब रेडर की छाया

हालांकि, जब ठीक से लागू होती है, तो यह दृश्य प्रभाव एक गहरी छाप छोड़ता है। ऊपर की छवि में, व्यक्ति के हाथ, अनानास और केले, साथ ही आसपास की घास और वनस्पति पर ध्यान दें। HBAO + पिक्सेल रंग परिवर्तन बहुत मामूली हैं, लेकिन सभी ऑब्जेक्ट अब पर्यावरण में निर्मित बेहतर दिखते हैं (बाईं ओर ऐसा लगता है कि कोई व्यक्ति जमीन से ऊपर लटका हुआ है)।

यदि आप इस लेख में चर्चा किए गए किसी भी अंतिम गेम का चयन करते हैं, तो प्रकाश और छाया को संसाधित करते समय उनमें उपयोग की जाने वाली तकनीकों की सूची लेख की लंबाई ही होगी। यद्यपि हर नया 3 डी गेम इन सभी प्रौद्योगिकियों का दावा नहीं कर सकता है, लेकिन अवास्तविक जैसे सार्वभौमिक गेम इंजन आपको वैकल्पिक रूप से उन्हें सक्षम करने की अनुमति देते हैं, और टूलकिट्स (उदाहरण के लिए, एनवीडिया कंपनियां) गेम में सम्मिलित होने के लिए तैयार कोड प्रदान करते हैं। यह साबित करता है कि वे अत्यधिक विशिष्ट अल्ट्रामॉडर्न तरीके नहीं हैं - जो कभी सर्वश्रेष्ठ प्रोग्रामर की संपत्ति थे, अब वे किसी के लिए भी उपलब्ध हैं।

हम किरण अनुरेखण का उल्लेख किए बिना प्रकाश और छाया पर इस लेख को पूरा नहीं कर सकते। हमने पहले ही इस श्रृंखला के लेखों में इस प्रक्रिया के बारे में बात की है, लेकिन प्रौद्योगिकी विकास के वर्तमान स्तरकम फ्रेम दर और गंभीर नकदी परिव्यय के साथ डालने की आवश्यकता है।

हालांकि, प्रौद्योगिकी अगली पीढ़ी के कंसोल माइक्रोसॉफ्ट और सोनी द्वारा समर्थित है, जिसका अर्थ है कि अगले कुछ वर्षों में, इसका उपयोग दुनिया भर के डेवलपर्स के लिए एक और मानक उपकरण बन जाएगा, जो खेल की दृश्य गुणवत्ता में सुधार करने की मांग करेगा। बस एक नज़र डालिए कि रेमेडी अपने नवीनतम नियंत्रण गेम में क्या हासिल करने में कामयाब रही :

हम बनावट और सरल परिवेश प्रकाश में नकली छाया से एक लंबा सफर तय कर चुके हैं!

वह सब कुछ नहीं हैं

लेख में, हमने 3 डी गेम में उपयोग की जाने वाली मौलिक गणितीय गणना और तकनीकों के बारे में बात करने की कोशिश की, जो उन्हें यथासंभव यथार्थवादी बनाते हैं। हमने वस्तुओं और सामग्रियों के साथ प्रकाश की बातचीत के मॉडलिंग में अंतर्निहित प्रौद्योगिकियों की भी जांच की। लेकिन यह सब सिर्फ हिमशैल के टिप था।

उदाहरण के लिए, हमने ऊर्जा-बचत प्रकाश, लेंस भड़कना, खिलना, अत्यधिक गतिशील रेंडरिंग, रेडिएशन ट्रांसफर, टोन सुधार, कोहरा, रंगीन विपथन, फोटॉन मैपिंग, कास्टिक, रेडियोसिटी जैसे विषयों को छोड़ दिया है। एक संक्षिप्त अध्ययन के लिए 3-4 और लेखों की आवश्यकता होगी।

3 डी गेम रेंडरिंग कैसे काम करता है: प्रकाश और छाया