एक आभासी तरंग बनाएँ

जैसा कि सभी जानते हैं, पृथ्वी की सतह का 71% हिस्सा पानी है। दुर्भाग्य से या सौभाग्य से, यूनिट महासागर को सही ढंग से चित्रित करने में सक्षम हैं। इवान एवाज़ोव्स्की ने अकेले समुद्री तटों के लिए पेंटिंग की पाठ्यपुस्तकों में प्रवेश किया। कंप्यूटर गेम में, यह अभी भी कठिन है। एक बार, उनमें से समुद्र फोम के सफेद वर्गों के साथ चित्रित नीले पिक्सल के एक समूह द्वारा नामित किया गया था। समय के साथ, आभासी समुद्र एक छुट्टी से चित्रों की तरह बन गए, एक लहर को पंप करने और लहराने के लिए सीखा, जिसने कभी-कभी सेलबोट्स की रूपरेखा भी परिलक्षित की। लेकिन वे एक स्वतंत्र तत्व बने रहे: तट पर मुठभेड़ के बाद लहर सादे कोणीय बहुभुजों में बदल गई। असली सर्फ तार्किक रूप से समुद्र तट के साथ बातचीत करता है, रेत को नम करता है और एक सरसराहट ध्वनि के साथ वापस रोल करता है। ऐसी विश्वसनीयता केवल आधुनिक खेलों में हासिल की गई थी। हमारे Skyforge में शामिल है। और यद्यपि मुख्य कार्यक्रम भूमि पर प्रकट होंगे, खिलाड़ी उष्णकटिबंधीय द्वीपों और शोर बंदरगाहों पर गिरेंगे। पानी लगातार पास में होगा। उसकी "सही" उपस्थिति एक बड़ी भूमिका निभाएगी। और समुद्री तत्व का मनोरंजन एक गंभीर गणितीय समस्या है। मैं आपको इसके कार्यान्वयन के चरणों के बारे में बताऊंगा।

इंजन सुविधाएँ

Skyforge ग्राफिक्स इंजन [प्रतिपादन के लिए जिम्मेदार एक गेम या अन्य ग्राफिक सॉफ़्टवेयर उत्पाद का मॉड्यूल] में आस्थगित छायांकन तकनीक (चित्र 1 देखें) का उपयोग करता है: इसका मतलब है कि दृश्य दो चरणों में प्रस्तुत किया गया है। सबसे पहले, एक मध्यवर्ती रिकॉर्डिंग तथाकथित जी-बफर में होती है: वस्तु सामग्री, गहराई बफर [बफर] के चमक उत्सर्जन (ए) और अल्बेडो (बी) घटक, जिसमें रंग के बजाय दृश्य के प्रत्येक बिंदु के लिए गहराई मूल्य दर्ज किया गया है, अलग बनावट] (सी) और सामान्य (जी)। फिर, प्रत्येक प्रकाश स्रोत के लिए, अंतिम दृश्य की रोशनी की गणना जी-बफर (ई) की जानकारी का उपयोग करके की जाती है।





चित्र 1

आस्थगित छायांकन आपको एक दृश्य में पारंपरिक दृश्य के साथ बहुत अधिक प्रकाश स्रोतों के साथ दृश्य को रोशन करने की अनुमति देता है। हालांकि, दृष्टिकोण की सीमाएं हैं: उदाहरण के लिए, यह पारभासी ज्यामिति को सही ढंग से कल्पना करने की अनुमति नहीं देता है। ऐसे मामलों में, आमतौर पर सभी अपारदर्शी वस्तुओं को आस्थगित छायांकन (उर्फ आस्थगित पास) का उपयोग करते हुए पहले पास में प्रस्तुत किया जाता है, और बाकी को मानक प्रकाश एल्गोरिथ्म (उर्फ फॉरवर्ड पास) का उपयोग करके पास किया जाता है।

स्काईफ़ोर में, पानी को आस्थगित और आगे पास (ई) के बीच कल्पना की जाती है। एक तरफ, यह आपको गहराई और रोशनी के बारे में आवश्यक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है, आवश्यक, उदाहरण के लिए, पानी से अपवर्तन और प्रतिबिंब की गणना करने के लिए। दूसरी ओर, प्रभाव जो गहराई बफर में सही मूल्य की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, नरम कण) पानी के साथ सही ढंग से बातचीत करते हैं।

जल ज्यामिति और प्रकाश मॉडल के बारे में थोड़ा सा

ज्यामितीय मॉडल के रूप में, हम एक बहुभुज ग्रिड का उपयोग करते हैं [त्रि-आयामी वस्तुओं का प्रतिनिधित्व करने का एक तरीका, जिसमें असमान विस्तार के साथ बहुभुज (त्रिकोण) से युक्त ग्रिड का उपयोग सतह को अनुमानित करने के लिए किया जाता है। चित्रा 2 पानी (ए) और इसी दृश्य परिणाम (बी) के बहुभुज ग्रिड को दर्शाता है। पानी के बिंदु से कैमरे तक की दूरी के साथ ग्रिड का पता लगाना उलटा बढ़ता है। ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ ग्रिड के कोने के विस्थापन द्वारा तरंगों (गहरे-समुद्र और सर्फ) को मॉडल किया जाता है।

चित्र 2

पानी की सतह की गणना करने के बाद, इसे प्रकाशित किया जाता है। हम एक प्रकाश मॉडल का उपयोग करते हैं जो निम्नलिखित कारकों को ध्यान में रखता है (चित्र 3):
• पानी की सतह से प्रकाश का प्रतिबिंब (ए);
• विश्लेषणात्मक प्रकाश स्रोत (बी) से भड़क;
• फोम (सी);
• उपसतह प्रकाश प्रकीर्णन (छ);
• गहराई में प्रकाश अवशोषण (डी);
• पानी के स्तंभ (ई) में प्रकाश का अपवर्तन;
नीचे (जी) के एक प्रकाश स्रोत से कास्टिक [[एक स्थान पर अपवर्तन या किसी अन्य सतह से परावर्तन के कारण एक सतह पर बने प्रकाश स्पॉट]।








चित्र 3

सर्फ मॉडलिंग

इसे सरलता से कहने के लिए, सर्फ लहरों की तरह है। एक निश्चित दिशा में गतिमान तरंगों को बनाने के लिए, हमने यात्रा तरंग समीकरण का उपयोग किया:



जहाँ A (z, t) तरंग आयाम है, k तरंग संख्या है, z चरण है, z वह समन्वय है जिसके साथ तरंग चलती है। ऐसी लहर का एक उदाहरण (स्थिर आयाम के साथ) चित्र 4 में दिखाया गया है। समय और चरण के साथ, सब कुछ कम या ज्यादा स्पष्ट है, लेकिन इन तरंगों को प्रत्येक बिंदु पर किनारे पर कैसे बनाया जाए?



चित्र 4

ऐसा करने के लिए, हम दूरी क्षेत्र से मूल्य पर z सेट करते हैं। दूरी क्षेत्र एक अदिश क्षेत्र है, जिसके प्रत्येक बिंदु पर मान किसी दिए गए "बाधा" की दूरी के बराबर है। हमारे मामले में, एक "बाधा" समुद्र तल से ऊपर एक परिदृश्य है। हम पहले से दूरी क्षेत्र की गणना करते हैं और नक्शा लोड करते समय हम इस जानकारी को बनावट में लोड करते हैं।

यदि हम व्यवहार में अपना तरीका आजमाते हैं, तो परिणाम वास्तविकता से पूरी तरह से अलग होगा (चित्र 5 ए)। समस्या यह है कि हर जगह लहरें एक ही सतत मोर्चे पर जाती हैं: पैरामीटर z तट से केवल दिशा में बदलता है, इसलिए, दूरी क्षेत्र के आइसोलेट्स पर, तरंग ऊंचाई h (z, t) समान होगी। हमने एक मुखौटा (5 बी) बनाकर इस समस्या को हल किया, जिसके द्वारा तरंग आयाम गुणा किया जाता है:



जहां x, y निर्देशांक हैं, μ वह गुणांक है जो तरंग खंडों की लंबाई निर्धारित करता है,। इस मोर्चे में तरंगों की उपस्थिति / गायब होने की गति है।

यह मुखौटा समय के साथ सुचारू रूप से बदलता है ताकि लहर वितरण एक समान हो। एक दूसरी तरंग भी उत्पन्न होती है, जो पहले चरण front ’की पसंद से भिन्न होती है। इसके अलावा, लहरें आसानी से एक गहराई पर दिखाई देती हैं और धीरे-धीरे गायब हो जाती हैं, तट तक पहुंचती हैं - यह फ़ंक्शन ए (जेड, टी) का चयन करके प्राप्त किया जाता है।

इस प्रकार, हमने एक सूत्र प्राप्त किया है जिसके द्वारा समुद्र के किसी भी बिंदु पर, हम किनारे (5 सी) पर चलने वाली तरंग के आयाम का पता लगा सकते हैं। यह वर्टिकल शेडर [ऑब्जेक्ट के पॉलीगॉनल मेष] जीपीयू के प्रत्येक वर्कटिक्स के लिए ग्राफिक्स एक्सेलरेटर पर निष्पादित कार्यक्रम में सर्फ तरंगों की ज्यामिति की पूरी गणना की अनुमति देता है।



चित्र 5

तरंग

वास्तविक तरंगें साइनसॉइडल नहीं हैं। जब तट के पास आते हैं, तो लहरें अधिक से अधिक असममित हो जाती हैं: एक मेमना सामने इकट्ठा होता है, और पीछे एक कोमल निशान निकलता है। अंत में, लहर का शीर्ष नीचे की ओर लटकने लगता है, लहर टूट जाती है और किनारे पर बिखर जाती है।

हम विषम समतल में विषमता और ऊपरी हिस्से के ऊपरी हिस्से को क्षैतिज विमान में किनारे की तरफ चोटियों को शिफ्ट करने के प्रभाव को प्राप्त करते हैं: उच्च शिखर पानी की सतह के ऊपर होता है, जितना अधिक यह बदलता है। आप दूरी के क्षेत्र से ग्रेडिएंट लेकर किनारे को दिशा वेक्टर पा सकते हैं। अंजीर। 6 में, एक बिंदीदार रेखा इस तरह के परिवर्तन को साइन लहर पर लागू दिखाती है।



चित्र 6

मरीज़ों को अग्रिम रूप से गणना की जाती है और शीर्ष क्षेत्र में बनावट के नमूनों की संख्या को कम करने के लिए दूरी क्षेत्र की बनावट को लिखा जाता है।
झाग

सर्फ का एक और अभिन्न हिस्सा फोम है। वह लहरों के शिखर पर दिखाई देती है और जब लहरें किनारे पर लुढ़कती हैं। लहर किनारे पर टूटने के बाद, फोम अगली लहर को पूरा करने के लिए वापस रोल करता है।

इन प्रभावों को बनाने के लिए, हमें विभिन्न तकनीकों का उपयोग करना पड़ा। समुद्र तट से और इसके लिए आवागमन के सिमुलेशन को बनावट के निर्देशांक [बनावट में स्थिति, जहां एक दिए गए शीर्ष / पिक्सेल के लिए मूल्य प्राप्त करने के लिए] दूरी क्षेत्र के ढाल वेक्टर के साथ (और, तदनुसार, विपरीत दिशा में) प्राप्त किया जाता है। हालांकि, अगर बनावट निर्देशांक प्रत्येक बिंदु पर लगातार स्थानांतरित किए जाते हैं, तो इस तरह की पारियों की असमानता के कारण बनावट खिंचाव का गठन होता है। हम इस समस्या को निम्न तरीके से हल करते हैं: एंटीपेज़ स्क्रॉल में दो बनावट वाले, प्रत्येक प्रक्षेप होता है। जैसे ही किसी एक बनावट में एक अवधि से अधिक बदलाव होता है, उसे रीसेट कर दिया जाता है - जबकि इसका प्रक्षेप गुणांक 0 होता है, इसलिए यह किसी का ध्यान नहीं जाता है।

लहर के साथ फोम भी विषम रूप से वितरित किया जाता है। लहर के सामने कोई फोम नहीं है, लहर के शिखर पर यह बहुत उज्ज्वल है, और एक सुचारू रूप से नम ट्रेन इसके पीछे खींचती है। ऐसा करने के लिए, हम फोम की तीव्रता के लिए निम्न सूत्र का उपयोग करते हैं (तर्क को सही सीमा में लाने के लिए मत भूलना):



चरण को छोड़कर सभी पैरामीटर लहर मापदंडों के साथ मेल खाते हैं। वांछित प्रभाव को प्राप्त करने के लिए चरण को थोड़ा स्थानांतरित किया जा सकता है।

आने वाली लहर के पीछे, फोम आगे बढ़ता है। हमारे मामले में, लहर के ज्यामितीय रोलबैक को अनुकरण करना मुश्किल है: यात्रा लहर समीकरण और ग्रिड टोपोलॉजी का उल्लंघन किया जाएगा। हम घटना की लहर के सामने किनारे के पास फोम लगाने से इस प्रभाव का अनुकरण करते हैं, लहर की ओर स्क्रॉल करते हैं।
गीली सतह

किनारे पर गीली रेत के प्रभाव के बिना, पानी अप्राकृतिक दिखता है, परिदृश्य से अलग होता है। जब गीला होता है, तो रेत गहरा हो जाता है और चमकने लगता है।

माथे का समाधान: गहरे रेत के साथ तटीय क्षेत्रों को मैन्युअल रूप से टिंट करने के लिए। हालांकि, इस समाधान में कमियां हैं: ऐसी रेत पर कोई चकाचौंध नहीं होगी, पेंट का रिज़ॉल्यूशन कम होगा, स्तर डिजाइनरों के अतिरिक्त काम की आवश्यकता होगी।







चित्र 7

हम इसे इस प्रकार लागू करते हैं। तट के पास, पानी की सतह परिदृश्य के स्तर से थोड़ा ऊपर उठती है, जैसे कि "पतली फिल्म" बना रही है (चित्र 7 देखें)। फिर, अपवर्तन की गणना करते समय, परिदृश्य का वास्तविक रंग थोड़ा अस्पष्ट होता है, और शीर्ष पर एक हाइलाइट लगाया जाता है। चित्र 8 अंतिम छवि पर गीली रेत के प्रभाव को दर्शाता है।



चित्र 8

आपका ध्यान देने के लिए धन्यवाद। मैंने केवल सामान्य शब्दों में जल तत्व बनाने की पेचीदगियों के बारे में बात की। वास्तव में, वहाँ एक हजार अधिक विवरण और trifles हैं। साथ में वे एक उत्कृष्ट जल तत्व बनाते हैं। मैं ईमानदारी से कह सकता हूं कि मुझे अपने सर्फ पर गर्व है। यह सत्यापित करना आसान है। स्क्रीनशॉट पर एक नज़र डालें।


फैसलों का सागर

1. एक तैरने वाले व्यक्ति से वृत्त कैसे प्राप्त होते हैं? क्या कोई झाग है? इसे समझने के लिए, आपको संदर्भों की आवश्यकता है - जीवन से उदाहरण। हमने घंटों तक यू-ट्यूब वीडियो देखे, जिसमें बच्चे तट से दूर चले गए या कुछ लोग एक-दूसरे के कंधे पर चढ़कर बम के साथ पानी में कूद गए। हर महीने उन्होंने हमें समुद्र में एक अभियान पर भेजने के लिए कहा - ज़ाहिर है, केवल तथ्यों को इकट्ठा करने के लिए! अधिकारियों ने हँसा, लेकिन अनुरोधों को नजरअंदाज कर दिया।

2. हम लहरों को स्वाभाविक रूप से तट से दूर करना चाहते थे। लेकिन तट किसी भी आकार का हो सकता है। एक विशाल द्वीप के उत्तर में, लहरें उत्तर से, दक्षिण में - दक्षिण से आएंगी ... यह सब कैसे ध्यान में रखा जाए? महासागर में प्रत्येक बिंदु के लिए, हमने दूरी क्षेत्र की गणना की - तट पर निकटतम बिंदु पर दूरी और वेक्टर। एक लहर उसके साथ चलती है।

3. फोम सर्फ का एक अभिन्न हिस्सा है। वह लहरों के शिखर पर दिखाई देती है और जब लहरें ऐश करती हैं। लहर किनारे पर टूटने के बाद, फोम अगली लहर को पूरा करने के लिए वापस रोल करता है। एक ठोस फोम बनाने के लिए, मुझे बहुत सी पीड़ा का सामना करना पड़ा - तकनीक का उपयोग करना जैसे कि स्क्रॉलिंग बनावट एक दूरी क्षेत्र ढाल वेक्टर के साथ निर्देशांक, बनावट खींच की समस्या को हल करना, और अन्य काले जादू करना।

4. जब गीला होता है, तो रेत गहरा हो जाता है और चमकने लगता है। इस प्रभाव के बिना, सर्फ अप्राकृतिक दिखता है। सबसे पहले, हम तटीय क्षेत्रों को मैन्युअल रूप से गहरे रेत के साथ रंगना चाहते थे, लेकिन, सबसे पहले, यह डिजाइनरों के काम को जटिल करता है, और दूसरी बात, ऐसी रेत पर चकाचौंध दिखाई नहीं देती थी। हम एक सुंदर समाधान के लिए आए थे: तट के पास, पानी एक पतली फिल्म बनाता है, जो परिदृश्य के वास्तविक रंग को देखते हुए, और शीर्ष पर एक सौर भड़कती है।

साहित्य

[१] ई। डारल्स, बी। क्रिस्पिन, डी। गज़नफ़रपुर, जेसी गोंजाटो। कंप्यूटर ग्राफिक्स में महासागर सिमुलेशन और प्रतिपादन तकनीक का एक सर्वेक्षण। लिंक

[२] टियागो सूसा। Crysis अगला जनरल प्रभाव। जीडीसी 2008. लिंक

[३] कार्लोस गोंजालेज-ओचोआ। अनारक्षित की जल प्रौद्योगिकी। जीडीसी 2012।

[४] ब्रानो किमेन। ओटर्रा में महासागर का प्रतिपादन। लिंक

[५] माइक सेमोर। हत्यारा है पंथ III: कार्रवाई के पीछे की ओर (या नीचे)। लिंक

धन्यवाद
मैं Skyforge टीम को धन्यवाद देना चाहता हूं, जिसके बिना यह लेख मौजूद नहीं होता, और विशेष रूप से, अलेक्सी कुलेशोव, व्लादिमीर ईगोरोव, सर्गेई मेकव, विक्टर सुरकोव और सर्गेई नाज़रोव।

पीटर सिकैचेव,

Skyforge ग्राफिक प्रोग्रामर।

आप स्काईफोर्स डेवलपर्स वेबसाइट पर मूल लेख और अन्य उपयोगी जानकारी पा सकते हैं।