Sarcina individuală - Sarah Nikolai Antonovich - metode și algoritmi de extragere structurate

Deci, ce sunt shadere cele mai misterioase.

Shader (Shader engleza.) - un program pentru una dintre etapele conductei grafice utilizate în grafic tridimensional pentru a determina parametrii finali ai obiectului sau a imaginii. Aceasta poate include o complexitate arbitrară absorbție a luminii și descrierea de împrăștiere, cartografiere textura, reflexie și refracție, umbrirea, deplasare de suprafață și efecte de postprocesare. [1]

shadere programabile flexibile și eficiente. Dificultatea de a înțelege suprafața poate fi vizualizată prin intermediul unor forme geometrice simple. De exemplu, un shader poate fi utilizat pentru desenarea unei suprafețe tridimensionale a unei placi ceramice pe o suprafață perfect plană.

Apa din Quake 2 pe software-ul și OpenGL-redare. Ca și în cazul tuturor imaginilor cu accelerare hardware, apa acolo - doar un filtru albastru, în timp ce în program au efectul de stropire cu apă.

În Counter-Strike 1.6 orbitoare efect de grenade paralizante la redare hardware - Flash alb în program - un fulger alb și ecran pixelat.

tipuri de shadere

În prezent, shaderele sunt împărțite în trei tipuri: vertex, geometrie și fragment (pixeli).

Vertex Shader manipulează date mapate la vârfurile poliedru. Aceste date, în special, coordonatele nodurilor în spațiu, coordonate textură, vector tangent, vectorul binormal, vectorul normal. Shader vertex poate fi utilizat pentru specii și vârfuri de transformare în perspectivă a textura de coordonate generație, calcule de iluminat și așa mai departe. G. [1]

Dar, din nou, numai iluminatul nu se limitează la: utilizarea unui pixel shader poate, de asemenea, genera automat o textură, cum ar fi un copac stilizat, sau sub apă, sau efectul de orbire pe fundul pârâului, aruncat valuri pe suprafața sa. Și - textura, care variază în timp și nu pierde detaliu, chiar și atunci când se apropie de ele. Multitexturing ilustrat în figura următoare:

Sau puteți crea efecte optice - aer, tremurături, sticlă inegală. opțiunile sunt multe. Cu toate acestea, pixel shader nu numai calculează cât de mult o schimbare de culoare calculată anterior metode standard, astfel încât, chiar și în absența sprijinului pentru accelerator pixel shader va fi în continuare în măsură să-i înfățișeze ceva. pixel shader permite pentru a obține o iluminare precisă reală și umbre. Programatorii a venit micropoligoane vozvozhnost pentru a lucra cu, permițându-vă pentru a crea efecte realiste ale exploziei, ploaie, praf și fum. În plus, există instrucțiuni aritmetice și „textura“ de specialitate efectuarea de prelevare de probe de culoare și texturi de închiriat aritmetice. Diferențele dintre versiunile de pixel shader sunt după cum urmează. Pixel Shader 1.0 - nu mai mult de opt instrucțiuni aritmetice și un număr maxim de patru textura. Shader 1.4 - este același opt aritmetică, dar șase instrucțiuni texturale. Nu există ramuri condiționale acolo. Cu toate acestea, pentru a crea un metal credibil sau, de exemplu, suprafețe inegale, care este de ajuns. Caracteristica principală a doua versiune a shader - Suport pentru numere în virgulă mobilă. Iluminarea Sarcina este foarte important: intervalul dinamic al standardului adâncimea de culoare de 8 biți pentru transferul de toate nuanțele de avere nu poate fi suficient. A treia versiune pixel shader include suport pentru ramuri condiționate pentru a seta iluminarea formulelor - funcția este aproape inutil, dar poate, în unele cazuri, pentru a optimiza performanța shaderului (de exemplu, pentru a nu efectua calcule pe pixeli, evident, inutile) [3]. Prima cifră demonstrează încă o lipsă totală de umbrire, a doua demonstrează încă Shader de lucru 1.4, iar al treilea demonstrează încă Shader de lucru 2.0:

pixel shader oferă un nivel incredibil de suprafețe de detaliu, permițându-vă să se bucure de efectele pe care depășesc nivelul de triunghiuri, da artiști și dezvoltatori pentru a crea efecte per pixel, reflectând viziunea lor reală. Și, de asemenea, oferă dezvoltatorilor cu un control fără precedent de iluminat, umbrire și culoarea fiecărui pixel, permițându-vă pentru a crea efecte unice de suprafață.

limbi de umbrire

Pentru prima dată utilizat în sistemul de RenderMan Pixar, shaderele devine din ce mai frecvente la prețuri mai mici pentru calculatoare. Avantajul principal al utilizării shader - flexibilitatea lor, simplifică și reduce costul ciclului de dezvoltare de software, și care se adaugă la complexitatea și realismul scenelor prestate. limbi Umbrire conțin, de obicei, tipuri speciale de date, cum ar fi matrici, samplere, vectori, și un set de variabile încorporate și constante pentru integrare ușoară cu funcționalitate standard API 3D Deoarece grafica pe calculator are mai multe domenii de aplicare, pentru a satisface nevoile diferite ale pieței a fost creat un număr mare de limbi shader . [1]

Aceste limbi de umbrire sunt axate pe obținerea calității maxime vizuale. Descrierea proprietăților materialului se face la nivelul cel mai abstract, la locul de muncă nu are nevoie de aptitudini speciale de programare sau cunoștințe de hardware. Aceste shader sunt, de obicei create de artiști pentru a asigura „un mod corect“, cum ar fi textura de cartografiere, surse de lumină și alte aspecte ale muncii lor.
o astfel de prelucrare shader de obicei, este o sarcină consumatoare de resurse. Puterea totală de calcul necesară pentru funcționarea acestora, poate fi foarte mare, așa cum este folosit pentru a crea imagini fotorealiste. Cea mai mare parte a calculelor pentru o astfel de imagistică grupuri mari de calculatoare.

Shader Limba RenderMan, descrisă în RenderMan specificațiile de interfață, este standardul de facto pentru redarea profesională. API RenderMan, proiectat de Rob Cook, este utilizat în toate lucrările de studiouri Pixar. El este, de asemenea, primul dintre limbile shader puse în aplicare. [1]

OpenGL limba shader este numit GLSL (Limbajul OpenGL Shading). limba GLSL bazat pe ANSI C. Cele mai multe ANSI C caracteristici lingvistice reținute, au adăugat vectoriale și matrice tipuri de date sunt utilizate adesea atunci când se lucrează cu o grafică tridimensională. În contextul shader GLSL numit unitate independent compilable, scris în această limbă. Programul este un set de shader compilate legate între ele. [1]

Low-level limbaj umbrire DirectX sintaxa (DirectX ASM) este similar cu asamblare. Există mai multe versiuni diferite, pe un set de comenzi, precum și hardware-ul necesar. Există o diviziune între vârful (vârf) și pixeli (pixeli) shaderului care diferă. Realizează o procesare geometrie, adică își modifică parametrii vertex, cum ar fi poziția, coordonatele texturii, noduri de culoare. Se poate efectua, de asemenea calcule de iluminat. Numărul admisibil de comenzi poate fi la fel de mare ca 1-200. Efectuează date de culoare de prelucrare obținute prin tragere la un triunghi. Acesta funcționează cu texturi si culori. Numărul de instrucțiuni limitate în mod considerabil, astfel încât, de exemplu, în versiunea 1.4, aceasta nu poate fi mai mare de 32. [1]

La nivel înalt limbaj Shader DirectX (HLSL - nivel înalt Shader Language) este un superset al ASM DirectX. Sintaxa este similar cu C, permite utilizarea structurilor, proceduri și funcții. [1]

Deci, în concluzie, eu dau două cele simple shader care au fost create atunci când am studiat programare.

shader simplu "Vertigo"

shader care simulează descărcării electrice

Vreau să termin screenshot care demonstrează utilizarea shadere în jocuri și nu numai că vă arăta ce acestea sunt utilizate.

Ckining (jupuire). Matrix jupuire Palet pentru personaje de animație scheletice, cu o mulțime de „os“. Exemple puteți vedea aproape toate jocurile. Dar am da o captură de ecran de Call of Duty 2, peste vârfurile fiecăruia dintre personaje au lucrat jupuire algoritm. Mai mult decât atât, cu shader versiunea 3.0 pentru a face jupuire a devenit mult mai ușor pentru Shader 1.1 aveți nevoie pentru a scrie câteva shader pentru fiecare tip de jupuire (cu o anumită cantitate de „oase“).

Toon umbrire / Cel de umbrire. Folosit în unele jocuri pentru a crea un efect special de „desen animat“ imagine:

tesatura sintetica (stofe Simulare) - pentru a simula comportamentul unor astfel de materiale textile, care sunt lipsite de cele mai multe jocuri. Cel mai ușor de înțeles despre ce este vorba la această imagine:

Bump cartografiere. cartografiere normală. Recent, folosit aproape oriunde.

cadru post-procesare. Toate aceste efecte Bloom, Adâncimea de câmp și Motion Blur.

Maparea Parallax / Mapping Offset

High Dynamic Range (HDR)

Un exemplu de iluminare directă împotriva randare de iluminare la nivel mondial, pentru a risipi îndoielile rămase cu privire la utilitatea luminii secundare (o singură sursă de lumină, iluminare ambientală este absent):