Отображение смещения — это альтернативный метод компьютерной графики, в отличие от отображения рельефа , нормалей и параллакса , использующий карту текстуры или высоты для создания эффекта, при котором фактическое геометрическое положение точек на текстурированной поверхности смещается , часто вдоль нормали локальной поверхности . в соответствии со значением, которое функция текстуры оценивает в каждой точке поверхности. [1] Он придает поверхностям ощущение глубины и детализации, позволяя, в частности, самоокклюзию, самозатенение и силуэты; с другой стороны, это самый дорогостоящий метод из этого класса из-за большого количества дополнительной геометрии.
В течение многих лет отображение смещения было особенностью высокопроизводительных систем рендеринга, таких как PhotoRealistic RenderMan , в то время как API реального времени , такие как OpenGL и DirectX , только начинали использовать эту функцию. Одна из причин этого заключается в том, что первоначальная реализация отображения смещения требовала адаптивной тесселяции поверхности, чтобы получить достаточное количество микрополигонов , размер которых соответствовал размеру пикселя на экране. [ нужна цитата ]
Отображение смещения включает в себя термин «отображение», который относится к карте текстуры , используемой для модуляции силы смещения. Направление смещения обычно соответствует нормали к локальной поверхности. Сегодня многие средства визуализации позволяют программировать затенение , которое позволяет создавать высококачественные (многомерные) процедурные текстуры и узоры на произвольно высоких частотах. Тогда использование термина «мэппинг» становится спорным, поскольку карта текстур больше не используется. Поэтому более широкий термин « смещение» сегодня часто используется для обозначения суперконцепции, которая также включает в себя смещение на основе текстурной карты.
Рендереры, использующие алгоритм REYES или аналогичные подходы, основанные на микрополигонах , позволяют отображать смещения на произвольных высоких частотах с тех пор, как они стали доступны почти 20 лет назад.
Первым коммерчески доступным средством визуализации, реализовавшим подход отображения смещения микрополигонов с помощью REYES, был PhotoRealistic RenderMan от Pixar . Средства визуализации микрополигонов обычно мозаично создают геометрию с степенью детализации, подходящей для визуализируемого изображения. То есть: приложение моделирования доставляет примитивы высокого уровня в средство рендеринга. Примеры включают настоящие NURBS -поверхности или поверхности подразделения . Затем во время рендеринга средство рендеринга разбивает эту геометрию на микрополигоны, используя ограничения на основе вида, полученные из визуализируемого изображения.
Другие средства визуализации, которым требуется, чтобы приложение моделирования доставляло объекты, предварительно мозаичные в произвольные многоугольники или даже треугольники, определили термин «отображение смещения» как перемещение вершин этих многоугольников. Часто направление смещения также ограничивается нормалью к поверхности в вершине. Хотя концептуально эти полигоны схожи, они обычно намного больше микрополигонов. Таким образом, качество, достигаемое при таком подходе, ограничивается плотностью тесселяции геометрии задолго до того, как средство визуализации получит к ней доступ.
Эта разница между отображением смещения в средствах рендеринга микрополигонов и отображением смещения в средствах рендеринга нетесселяционных (макро)полигонов часто может привести к путанице в разговорах между людьми, чье знакомство с каждой технологией или реализацией ограничено. Более того, в последние годы многие средства рендеринга, не использующие микрополигоны, добавили возможность создавать карты смещения с качеством, аналогичным тому, которое рендеринг микрополигонов способен обеспечить естественным путем. Чтобы отличить грубое смещение на основе предварительной тесселяции, которое эти средства рендеринга выполняли раньше, для описания этой функции был введен термин субпиксельное смещение . [ нужна цитата ]
Субпиксельное смещение обычно относится к более точной повторной тесселяции геометрии, которая уже была мозаично преобразована в полигоны. Эта повторная тесселяция приводит к образованию микрополигонов или часто микротреугольников. Затем их вершины перемещаются вдоль своих нормалей для достижения отображения смещения.
Настоящие средства рендеринга микрополигонов всегда были в состоянии делать то, что субпиксельное смещение достигалось совсем недавно, но с более высоким качеством и в произвольных направлениях смещения.
Недавние разработки, похоже, указывают на то, что некоторые средства рендеринга, использующие субпиксельное смещение, также переходят к поддержке геометрии более высокого уровня. Поскольку поставщики этих средств визуализации, вероятно, будут продолжать использовать термин «субпиксельное смещение», это, вероятно, приведет к еще большему запутыванию того, что на самом деле означает отображение смещения в 3D-компьютерной графике .
Что касается собственного языка шейдеров высокого уровня Microsoft , отображение смещения можно интерпретировать как своего рода «отображение вершин-текстур», где значения карты текстуры не изменяют цвета пикселей (что гораздо более распространено), а вместо этого меняют положение. вершин. В отличие от карт рельефа, нормалей и параллакса, которые, можно сказать, «подделывают» поведение карт смещения, таким образом из текстуры можно создать по-настоящему шероховатую поверхность. Его необходимо использовать в сочетании с методами адаптивной тесселяции (которые увеличивают количество визуализируемых полигонов в соответствии с текущими настройками просмотра) для создания высокодетализированных сеток. [ нужна цитата ]