Рубрика «opengl 3»

OGL3 В предыдущем уроке был дан обзор основам реализации физически правдоподобной модели рендеринга. В этот раз мы перейдем от теоретических выкладок к конкретной реализации рендера с участием непосредственных (аналитических) источников света: точечных, направленных или прожекторного типа.
Читать полностью »

OGL3

SSAO

Тема фонового освещения была затронута нами в уроке по основам освещения, но лишь вскользь. Напомню: фоновая составляющая освещения – суть постоянная величина, добавляемая во все расчеты освещения сцены для имитации процесса рассеяния света. В реальном же мире свет испытывает множество переотражений с разной степенью интенсивности, что приводит к столь же неравномерной засветке косвенно освещенных участков сцены. Очевидно, что засветка с постоянной интенсивностью не очень правдоподобна.

Одним из видов приближенного расчета затенения от непрямого освещения является алгоритм фонового затенения (ambient occlusion, AO), который имитирует ослабление непрямого освещения в окрестности углов, складок и прочих неровностях поверхностей. Такие элементы, в основном, значительно перекрываются соседствующей геометрией и потому оставляют меньше возможностей лучам света вырваться наружу, затемняя данные участки.

Ниже представлено сравнение рендера без и с использованием алгоритма AO. Обратите внимание на то, как падает интенсивность фонового освещения в окрестности углов стен и прочих резких изломов поверхности:

Learn OpenGL. Урок 5.10 – Screen Space Ambient Occlusion - 2

Пусть эффект и не очень заметен, но присутствие эффекта во всей сцене добавляет ей реалистичности за счет дополнительной иллюзии глубины, созданной малыми деталями эффекта самозатенения.
Читать полностью »

Learn OpenGL. Урок 5.9 — Отложенный рендеринг - 1

В предыдущих статьях мы использовали прямое освещение (forward rendering или forward shading). Это простой подход, при котором мы рисуем объект с учётом всех источников света, потом рисуем следующий объект вместе с всем освещением на нём, и так для каждого объекта. Это достаточно просто понять и реализовать, но вместе с тем получается довольно медленно с точки зрения производительности: для каждого объекта придётся перебрать все источники света. Кроме того, прямое освещение работает неэффективно на сценах с большим количество перекрывающих друг друга объектов, так как большая часть вычислений пиксельного шейдера не пригодится и будет перезаписана значениями для более близких объектов.

Отложенное освещение или отложенный рендеринг (deferred shading или deferred rendering) обходит эту проблему и кардинально меняет то, как мы рисуем объекты. Это даёт новые возможности значительно оптимизировать сцены с большим количеством источников света, позволяя рисовать сотни и даже тысячи источников света с приемлемой скоростью. Ниже изображена сцена с 1847 точечными источниками света, нарисовання с помощью отложенного освещения (изображение предоставил Hannes Nevalainen). Что-то подобное было бы невозможно при прямом расчёте освещения:

img1

Читать полностью »

OGL3

Bloom

В связи с ограниченным диапазоном яркости, доступным обычным мониторам, задача убедительного отображения ярких источников света и ярко освещенных поверхностей является сложной по определению. Одним из распространенных методов, позволяющих подчеркнуть яркие области на мониторе, является техника, добавляющая ореол свечения вокруг ярких объектов, создающая впечатление «растекания» света за пределы источника света. В итоге у наблюдателя создается впечатление о высокой яркости таких освещенных участков или источников света.

Описанный эффект ореола и выхода света за пределы источника достигается техникой пост-обработки, именуемой блумом (bloom). Применение эффекта добавляет всем ярким участкам отображаемой сцены характерный ореол свечения, что можно увидеть на примере ниже:

Learn OpenGL. Урок 5.8 – Bloom - 2

Читать полностью »

OGL3

Parallax Mapping

Техника текстурирования Parallax Mapping по своему эффекту несколько схожа с Normal Mapping’ом, но основана на другом принципе. Схожесть в том, что, как и Normal Mapping, данная техника значительно увеличивает визуальную сложность и детализацию поверхности с нанесенной текстурой заодно создавая правдоподобную иллюзия наличия на поверхности перепадов высот. Parallax Mapping отлично работает в связке с Normal Mapping для создания весьма достоверных результатов: описываемая техника передает эффект рельефа гораздо лучше Normal Mapping, а Normal Mapping дополняет его для правдоподобной имитации динамического освещения. Parallax Mapping вряд ли можно считать техникой, прямо относящейся к методам имитации освещения, но все же я выбрал этот раздел для его рассмотрения, поскольку метод является логическим развитием идей Normal Mapping. Также отмечу, что для разбора этой статьи требуется хорошее понимание алгоритма работы Normal Mapping, в особенности понятия касательного пространства или tangent space.
Читать полностью »

OGL3

Normal Mapping

Все сцены, которые мы используем состоят из многоугольников, в свою очередь состоящих из сотен, тысяч абсолютно плоских треугольников. Нам уже удалось немного повысить реализм сцен за счет дополнительных деталей, которые обеспечивает нанесение двухмерных текстур на эти плоские треугольники. Текстурирование помогает скрыть факт того, что все объекты в сцене – всего лишь набор множества мелких треугольников. Великолепная техника, но возможности её не безграничны: при приближении к любой поверхности все одно становится ясно, что она состоит из плоских поверхностей. Большая же часть реальных объектов не является абсолютно плоской и демонстрирует множество рельефных деталей.
Читать полностью »

OGL3

Всенаправленные карты теней

В предыдущем уроке мы разобрались с созданием динамических проекционных теней. Эта техника отлично работает, но, увы, подходит она только для направленных источников света, поскольку карта теней создается в одном направлении, совпадающим с направлением источника. Именно поэтому данная техника также называется направленной картой теней, так как карта глубин (карта теней) создается именно вдоль направления действия источника света.
Данный же урок будет посвящён созданию динамических теней, проецирующихся во всех направлениях. Этот подход отлично подходит для работы с точечными источниками освещения, ведь они должны отбрасывать тени во всех направлениях сразу. Соответственно, данная техника называется всенаправленной картой теней.

Урок во многом опирается на материалы предыдущего урока, так что если вы еще не практиковались с обычными картами теней, стоит сделать это перед продолжением изучения этой статьи.

Читать полностью »

OGL3

Гамма-коррекция

Итак, мы вычислили цвета всех пикселей сцены, самое время отобразить их на мониторе. На заре цифровой обработки изображений большинство мониторов имели электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Этот тип мониторов имел физическую особенность: повышение входного напряжение в два раза не означало двукратного увеличения яркости. Зависимость между входным напряжением и яркостью выражалась степенной функцией, с показателем примерно 2.2, также известным как гамма монитора.

Читать полностью »

OGL3

Продвинутое освещение

В уроке посвященном основам освещения мы кратко разобрали модель освещения Фонга, позволяющую придать существенную долю реализма нашим сценам. Модель Фонга выглядит вполне неплохо, но имеет несколько недостатков, на которых мы сосредоточимся в данном уроке.

Читать полностью »

OGL3

Сглаживание

В своих изысканиях, посвященных трехмерному рендеру вы наверняка сталкивались с появлением пикселизованных зазубрин по краям отрисовываемых моделей. Эти отметины неизбежно появляются из-за принципа преобразования вершинных данных в экранные фрагменты растеризатором где-то в глубине пайплайна OpenGL. К примеру, даже на такой простой фигуре как куб уже заметны эти артефакты:

Learn OpenGL. Урок 4.11 — Сглаживание - 2

Беглый взгляд, возможно, и не заметит ничего, но стоит посмотреть внимательней и на гранях куба проявятся означенные зазубрины. Попробуем увеличить изображение:

Learn OpenGL. Урок 4.11 — Сглаживание - 3

Нет, это никуда не годится. Разве такое качество изображения хочется видеть в релизной версии своего приложения?
Читать полностью »