Графикт бодит мэт материалууд хэрхэн бий болдог вэ? (texture, material and shader)

ulziikhishig

• 2024-12-07
• albedo, computer graphic, lighting, material, shading, texture, texture mapping, гэрэлтүүлэг, материал

Texture гэж юу вэ?

  Компьютер графикт texture гэдэг нь объектын гадаргуун дэлгэрэнгүй байдал, өнгө, материалын шинж чанарыг илэрхийлдэг ойлголт бөгөөд 3D загваруудыг бодитой харагдуулахад ашигладаг. Texture mapping  гэдэг нь 2D зургийг 3D объектын гадаргуутай map хийж бүрэх үйл явц.

Texture mapping жишээ

Доорх томьёогоор бодож олсон бүх хавтгайн нүүр дээр харгалзах texture -ийн    координатыг оноож хооронд нь map хийнэ.

Pij =  (r cos *2πi/ 10 , h *j /5 ,rsin * 2πi /10 )

Albedo texture mapping

Albedo текстурын зураглал нь компьютер графикт объектын материалын үндсэн өнгийг тодорхойлох текстурын төрөл юм. Энэ нь ямар ч гэрэлтүүлэг, сүүдэр, эсвэл гадаргуун гялбаа агуулахгүй зөвхөн цэвэр өнгөний өгөгдлийг агуулдаг.

Материал гэж юу вэ?

Объект хэрхэн рендерлэгдэж харагдах нь тухайн объектын материалаас хамаардаг. Материал нь texture хэрхэн гэрэлтэй интеракт хийх вэ? гэдгийг тодорхойлдог. Материалыг тодорхойлохдоо хэд хэдэн шинж чанарыг оноож өгдөг. Үүнд diffuse, specular ,ambient зэрэг гэрлийн шинжүүдээс гадна transparency, color, normal зэргийг тодорхойлдог.

Үндсэн шинж чанарууд:

1. Өнгө (Color):
   • Материалын үндсэн өнгө буюу диффуз текстур.
2. Текстур (Texture):
   • Материалд хээ, зураг эсвэл дизайныг нэмнэ.
3. Тунгалаг байдал (Opacity):
   • Материалын тунгалаг шинж чанарыг илтгэнэ.
4. Гялгар байдал (Shininess):
   • Материал хэр гялгар  ойлгож харагдахыг тодорхойлно.

Физик суурьтай Материалууд

Физик суурьтай рэндэрлэх (PBR) гэдэг нь гэрлийн бодит орчин дахь шинж чанарыг дууриахад суурилсан арга юм. Энэ нь гэрэл ба гэрлийн ойж буй гадаргууг физикийн хуулиар дуурайлган тооцдог.

Shaders гэж юу вэ?

Материалын шинж чанар болон гэрлийн эх үүсвэр зэргээс хамааран гадаргуй дээрх pixel бүрийн өнгө болон гэрлийн үйлчлэл, сүүдэрлэлт зэргийг  тооцоолдог кодыг хэлнэ. Ихэвчлэн GPU -д суурилан ажилладаг бөгөөд 3D объектын бодит мэт харагдах байдлыг үүсгэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нэг үгээр материалыг shader үүсгэдэг гэж хэлж болно.

Shader types

Vertex Shader:

Объектын геометрийн өгөгдлийг боловсруулдаг. Орчны трансформац, байрлал, эргүүлэлт зэрэг өөрчлөлтийг гүйцэтгэнэ. иОбъектын vertex  координатыг тооцоолно.

Fragment Shader:

Пикселийн өнгийг тодорхойлдог. Гэрэл, сүүдэр, текстур зэрэг пикселийн харагдах байдалд нөлөөлөх бүх зүйлсийг боловсруулна.

Geometry Shader:

Vertex өгөгдлөөс шинэ геометр үүсгэхэд ашиглагдана. Нэмэлт polygon , shape үүсгэхэд хэрэглэгддэг.

Compute Shader:

Нарийн тооцоолол, өгөгдлийн боловсруулалт хийхэд зориулагдсан.График процессоос гадна ерөнхий тооцоолол хийх чадвартай

Shading language гэж юу вэ?

Компьютер графикт ашиглагддаг, график карт эсвэл процессорт ажиллах шэйдэрийг програмчлахад хэрэглэгддэг тусгай программчлалын хэл юм. Shader бичихэд зориулсан хэд хэдэн програмчлалын хэл байдаг. Unreal engine HLSL shading language ашиглан render хийдэг.

GLSL (OpenGL Shading Language):

OpenGL-д зориулагдсан.Тусгай синтакстай, кросс-платформ.

HLSL (High-Level Shading Language):

DirectX-д зориулагдсан. Microsoft-ийн хөгжүүлсэн, Windows-д өргөн хэрэглэгддэг.

Cg (C for Graphics):

NVIDIA-ийн хөгжүүлсэн, кросс-платформ.GLSL болон HLSL-тэй төстэй.

Эх сурвалжууд 

• https://dev.epicgames.com/documentation/en-us/unreal-engine/material-functions-in-unreal-engine?application_version=5.5
•  Computer Graphics: Principles and Practice 3rd edition by John F. Hughes, Andries Van Dam, page 547
• https://www.opengl.org/archives/resources/faq/technical/texture.htm

нийтлэл бичсэн : М.Өлзийхишиг