Хемикуб (компьютерная графика)

Смотрите также: Гемикуб (геометрия)

В 3D-компьютерной графики рендеринге полукуб — ​​это один из способов представления обзора на 180 ° с поверхности или точки в пространстве.

Разворачивание полукуба

Что такое Хемикуб?

Полукуб — ​​это структура данных, используемая в компьютерной графике для представления обзора на 180° с поверхности или точки в пространстве. Это куб, разрезанный пополам по плоскости, параллельной одной из его граней, в результате чего получилось шесть граней. Шесть граней полукуба разделены на разные формы в зависимости от соотношения сторон. Квадратное лицо разделено на 4 квадранта, ромбовидное лицо — на 2 треугольника, а два прямоугольника — на 4 и 8 прямоугольников соответственно.

Гемикубы используются при рендеринге излучений — методе расчета глобального освещения в 3D-сценах. Радиосити рассчитывает количество света, отражающегося от одной поверхности к другой, принимая во внимание форму и свойства материала задействованных поверхностей. Полукубы используются для хранения информации о излучении полушария, которую затем можно использовать для расчета излучательности для всей сцены.

Гемикубы — относительно эффективный способ хранения информации о излучении, и их можно использовать для рендеринга сцен со сложной системой освещения. Однако они могут быть неточными для сцен с очень яркими или очень темными областями.

Вот некоторые преимущества использования полукубов в компьютерной графике:

Их относительно эффективно хранить и отображать.Их можно использовать для рендеринга сцен со сложной системой освещения.Они точны для большинства сцен.Вот некоторые недостатки использования полукубов в компьютерной графике:

Они могут быть неточными для сцен с очень яркими или очень темными областями.Их может быть сложно реализовать в некоторых механизмах рендеринга.В целом полукубы представляют собой полезную структуру данных для представления изображений под углом 180° в компьютерной графике. Их удобно хранить и визуализировать, и их можно использовать для рендеринга сцен со сложной системой освещения. Однако они могут быть неточными для сцен с очень яркими или очень темными областями.

Форма

Хотя название подразумевает любую половину куба, полукуб обычно представляет собой куб, разрезанный в плоскости, параллельной одной из его граней. Таким образом, он состоит из одной квадратной грани, одной ромбовидной грани, двух прямоугольников с соотношением сторон 2:1 и двух прямоугольников с соотношением сторон 1:2, всего шесть сторон.

Причина такого специфического расположения граней в том, что оно позволяет более эффективно представить обзор на 180° с поверхности или точки в пространстве. Квадратная грань представляет прямой вид, ромбовидная грань представляет собой вид из зенита, а два прямоугольника представляют вид с осей X и Y. Такое расположение граней гарантирует представление всех возможных направлений, а также позволяет более эффективно реализовать алгоритмы радиосити.

Структура данных полукуба была впервые представлена ​​Коэном и Гринбергом в 1985 году. Они использовали ее для разработки алгоритма излучательности, который можно было использовать для рендеринга сложных сцен с глобальным освещением. С тех пор полукубы использовались во множестве других приложений, включая картографирование окружающей среды и картографирование отражений.

Структура данных полукуба — относительно простая структура данных, но она очень эффективна для представления обзора на 180°.Hemicubes можно использовать для рендеринга сцен со сложной системой освещения, включая сцены с тенями и отражениями.Гемикубы можно использовать для реализации алгоритмов излучательности, которые используются для расчета глобального освещения в 3D-сценах.Гемикубы также можно использовать для картографирования окружающей среды и карт отражений.

Использует

Полукуб может использоваться в алгоритме Radiosity или других алгоритмах переноса света , чтобы определить количество света, попадающего в определенную точку на поверхности.

Полукуб может использоваться в алгоритме Radiosity или других алгоритмах переноса света, чтобы определить количество света, попадающего в определенную точку на поверхности. Алгоритм Radiosity — это метод расчета глобального освещения в 3D-сценах. Глобальное освещение — это процесс учета отражений и преломлений света при его прохождении через сцену. Это приводит к более реалистичным изображениям, поскольку предполагается, что свет не просто распространяется по прямым линиям.

Полукуб используется в алгоритме Radiosity для хранения коэффициентов обзора полушария. Коэффициент обзора — это мера количества света, отражающегося от одной поверхности к другой. Полукуб разделен на сетку ячеек, и каждая ячейка хранит коэффициент обзора для направления, соответствующего этой ячейке.

При запуске алгоритма Radiosity он использует полукуб для расчета количества света, попадающего в каждую точку поверхности. Алгоритм начинается с точки на поверхности, а затем отслеживает лучи во всех направлениях. Коэффициенты обзора полукуба используются для расчета количества света, отражающегося от каждой поверхности, которую пересекает луч.

Алгоритм Radiosity требует больших вычислительных затрат, но он может создавать очень реалистичные изображения. Полукуб является ключевой частью алгоритма Radiosity, поскольку он позволяет алгоритму относительно эффективно сохранять факторы обзора полушария.

Гемикуб был впервые предложен Майклом Ф. Коэном и Дональдом П. Гринбергом в их статье 1985 года «Полукуб: решение радиации для сложных сред».Полукуб использовался в ряде других алгоритмов переноса света, включая алгоритм прогрессивной радиации и алгоритм радиации Монте-Карло.Полукуб также можно использовать для других целей, таких как картографирование окружающей среды и картографирование отражений.В некоторых случаях полукуб может использоваться при картировании окружающей среды или отображении отражений.