نورپردازی به روش HFTS انویدیا

سایه‌زنی مخروطی یا نام کامل آن سایه‌زنی مخروطی به روش ترکیبی که به اختصار HFTS گفته می‌شود، روشی جدید است که انویدیا برای ایجاد سایه و نیم‌سایه طراحی کرده است. سایه در نزدیک جسم کاملاً دقیق است و با دور شدن از جسم، مات و حتی محو می‌شود. در ادامه با PCSS یا پراکنش سایه با افزایش فاصله و Ray Tracing یا دنبال کردن پرتو و روش جدید HFTS آشنا می‌شویم.

روش‌های سایه‌زنی، PCSS یا پراکنش سایه با افزایش فاصله

در PCSS با افزایش فاصله از اجسام، مرز سایه مات می‌شود.

روش PCSS برای پراکنده شدن مرز سایه

روش PCSS برای پراکنده شدن مرز سایه

نمونه‌ی واقعی از کاربرد این روش، بازی فار کرای ۴ است، به وضوح لبه‌ی سایه در نزدیک شخص و ۱ متر دورتر توجه کنید:

سایه‌زنی با PCSS انویدیا در بازی Far Cry 4

سایه‌زنی با PCSS انویدیا در بازی Far Cry 4

روش‌های سایه‌زنی، دنبال کردن پرتو یا Ray Tracing

تغییر رنگ و روشنایی پرتوی نور پس از هر برخورد با سطوح اجسام

منظور از دنبال کردن پرتو یا خط نور این است که سایه‌زنی اجسام با توجه به هندسه‌ی اجسام مجاور، انجام شود. در حقیقت رنگ و روشنایی هر نقطه از جسم، تحت تأخیر محیط اطراف تغییر می‌کند؛ کافی است پرتوی نوری که به چشم گیمر می‌رسد، دنبال شود. ممکن است پرتوی نور از منبعی رنگی ساطع شده با چند جسم و حتی سایه‌ها برخورد کرده و در نهایت به دوربین که نقش چشم گیمر را بازی می‌کند، برسد. تمام سطوح در رنگ و روشنایی نهایی پرتوی اشاره شده، موثر هستند.

در Ray Tracing مسیر حرکت پرتوهای نور دنبال می‌شود

در Ray Tracing مسیر حرکت پرتوهای نور دنبال می‌شود

نتیجه‌ی استفاده از دنبال کردن پرتو ممکن است خیره‌کننده باشد:

سوژه‌ای که به کمک Ray Tracing رندر شده است

سوژه‌ای که به کمک Ray Tracing رندر شده است

در تصویر زیر اشاره‌ی مختصری به کاربردهای گسترده‌ی دنبال کردن پرتو شده که نشان می‌دهد Ray Tracing صرفاً روشی برای سایه نیست بلکه بازتاب دقیق و شبیه به واقعیت، نورپردازی عمومی، تشخیص تماس اجسام و … نیز از کاربردهای آن است:

کاربردهای گسترده و متنوع Ray Tracing

کاربردهای گسترده و متنوع Ray Tracing

در روش دنبال کردن پرتو (Ray Tracing) مرز سایه برخلاف روش معمولی، کاملاً واضح و دقیق است (موس را روی تصویر جابجا کنید):

محاسبه سایه‌ها به روش نگاشت سایه
محاسبه سایه‌ها به روش Ray Tracing

دنبال کردن پرتوی ترکیبی یا Hybrid Ray Traced Shadows

روش بهتر این است که از سرعت عمل نگاشت سایه و دقت و کیفیت روش دنبال کردن پرتو در آن واحد استفاده شود. به این ترتیب روشی ترکیبی به نام HRTS پدید می‌آید.

در روش دنبال کردن پرتوی ترکیبی، ترکیب سرعت عمل روش نگاشت سایه‌ها و کیفیت برتر روش دنبال کردن پرتو، جمع شده است. بنابراین سریع و باکیفیت است.

روش جدید HFTS انویدیا در بازی Tom Clancy’s The Division

روش جدید ترکیبی از PCSS و HRTS است. بنابراین سایه‌ها با افزایش فاصله مات می‌شوند و در عین حال اگر فاصله کم باشد، مات شدن چندان زیاد و غیرواقعی نیست.

مقایسه کنید (موس را روی تصویر جابجا کنید):

پردازش سایه به روش PCSS انویدیا
پردازش سایه با ترکیب روش PCSS و دنبال کردت پرتوی ترکیبی انویدیا

نتیجه‌ی ترکیب دو روش موردبحث با نام جدید Hybrid Frustum Traced Shadows معرفی شده و در بازی Tom Clancy’s The Division استفاده می‌شود.

در اینتوتک به این روش اصطلاحاً سایه‌زنی مخروطی می‌گوییم که اشاره‌ای است به شکل سایه‌ی یک میله‌ی عمودی؛ مثل سایه‌ی نرده‌ها در تصویر فوق.

مقایسه بین حالت‌های مختلف پردازش سایه در بازی Tom Clancy’s The Division

کیفیت ظاهری HFTS گاهی پایین‌تر به نظر می‌رسد

مقایسه‌ای بین حالت‌های اشاره شده داشته باشید، ابتدا بین PCSS و HFTS و سپس حالت‌های معمولی High و Low. دقت کنید که در مقایسه‌های زیر همواره، تصویر سمت چپ حالت برتر است. گاهی وجود نداشتن سایه‌ی ظریف و به جای آن مات بودن سایه، پیچیده‌تر است و در عین حال ظاهراً کیفیت پایین‌تر به نظر می‌رسد:

روش سایه‌زنی مخروطی در بازی Tom Clancy's The Division
روش PCSS در بازی Tom Clancy's The Division

و سپس بین PCSS و حالت High:

روش PCSS در بازی Tom Clancy's The Division
سایه‌های در حالت High، بازی Tom Clancy's The Division

و در نهایت حالت High و Low:

سایه‌های در حالت High، بازی Tom Clancy's The Division
سایه‌های در حالت Low، بازی Tom Clancy's The Division

 سرعت اجرای بازی به شدت متأثر از کیفیت سایه‌زنی است به طوری که تفاوت بین سبک‌ترین گزینه و سنگین‌ترین حالت، حدود ۳۰ درصد است! بنابراین بهتر است در سیستم‌های گیمینگ معمولی، از فعال کردن روش جدید HFTS اجتناب شود.

سرعت اجرای بازی Tom Clancy's The Division

سرعت اجرای بازی Tom Clancy’s The Division

بازگشت به دانش‌نامه
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


تبلیغات

×