अंतरिक्ष कलाकृतियों से वायुमंडलीय बिखरने वाला आकाश

Question

मैं अंतरिक्ष से एक ग्रहों के वायुमंडलीय बिखरने को लागू करने की प्रक्रिया में हूं। मैं एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में http://http.developer.nvidia.com/GPUGems2/gpugems2_chapter16.html से सीन ओ'नील के शेड का उपयोग कर रहा हूं ।

मैं बहुत ज्यादा एक ही SkyFromSpace शेडर साथ छोड़कर fCameraAngle से संबंधित के रूप में यहाँ के रूप में GroundFromSpace शेडर करने का विरोध समस्या: http://www.gamedev.net/topic/621187-sean-oneils-atmospheric-scattering/

जब मैं fCameraAngle = 1आंतरिक लूप में उपयोग नहीं कर रहा हूं तो मुझे अंतरिक्ष छायादार से आकाश के साथ अजीब कलाकृतियां मिलती हैं । इन कलाकृतियों का कारण क्या है? कलाकृतियां तब गायब हो जाती हैं जब fCameraAngle को सीमित कर दिया जाता है। मुझे ओ'नील के सैंडबॉक्स ( http://sponeil.net/downloads.htm ) में मौजूद धुंध की कमी लगती है।

कैमरा स्थिति X = 0, Y = 0, Z = 500। बाईं ओर ग्राउंडफ्रॉमस्पेस, दाईं ओर स्काईफ्रॉमस्पेस।

कैमरा स्थिति X = 500, Y = 500, Z = 500। बाईं ओर ग्राउंडफ्रॉमस्पेस, दाईं ओर स्काईफ्रॉमस्पेस।

मैंने पाया है कि कैमरा कोण स्रोत के आधार पर बहुत अलग तरीके से नियंत्रित होता है:

स्काइफ्रोमस्पेसशेयर में कैमरे के कोण में मूल शेड्स के रूप में गणना की जाती है:

float fCameraAngle = dot(v3Ray, v3SamplePoint) / fHeight;

जबकि अंतरिक्ष shader से जमीन में कैमरा कोण की गणना इस प्रकार की जाती है:

float fCameraAngle = dot(-v3Ray, v3Pos) / length(v3Pos);

हालांकि, विभिन्न स्रोत किरण की उपेक्षा के साथ ऑनलाइन टिंकर करते हैं। ऐसा क्यों है?

यहाँ एक C # Windows.Forms प्रोजेक्ट है जो समस्या को प्रदर्शित करता है और जो मैंने चित्र बनाने के लिए उपयोग किया है: https://github.com/ollipekka/At वायुमंडलीयसंस्कृति परीक्षण /

अपडेट: मुझे ओ'नील की साइट पर पाए गए स्कैटरसीपीयू प्रोजेक्ट से पता चला है कि कैमरा किरण को तब उपेक्षित किया जाता है जब कैमरा बिंदु से ऊपर छाया हुआ हो ताकि कैमरा से बिंदु पर बिखरने की गणना की जाए।

वास्तव में किरण दिशा बदलने से कलाकृतियों को हटा दिया जाता है, लेकिन अन्य समस्याओं का वर्णन यहाँ किया गया है:

इसके अलावा, स्कैटरसीपीयू परियोजना में, ओ'नील गार्ड उन स्थितियों के खिलाफ है जहां प्रकाश के लिए ऑप्टिकल गहराई शून्य से कम है:

float fLightDepth = Scale(fLightAngle, fScaleDepth);

if (fLightDepth < float.Epsilon)
{
    continue;
}

जैसा कि टिप्पणियों में बताया गया है, इन नई कलाकृतियों के साथ यह अभी भी सवाल छोड़ता है, उन छवियों के साथ क्या गलत है जहां कैमरा 500, 500, 500 पर स्थित है? ऐसा लगता है कि प्रभामंडल ग्रह के पूरी तरह से गलत हिस्से पर केंद्रित है। एक उम्मीद करता है कि प्रकाश उस स्थान के करीब होगा जहां सूरज ग्रह को हिट करना चाहिए, बजाय इसके कि यह दिन से रात में बदलता है।

इस अद्यतन में परिवर्तन को प्रतिबिंबित करने के लिए गिटब प्रोजेक्ट को अपडेट किया गया है।

Comments

मुझे आपका कोड प्रहार करना और मदद करने का प्रयास करना पसंद है, लेकिन यह वीएस 2012 के लिए

मैंने परियोजना के सभी बाहरी संदर्भ हटा दिए और परियोजना को अब XNA की आवश्यकता नहीं है। यह एक सरल Windows.Forms प्रोजेक्ट है और इसे चलाने के लिए कुछ खास नहीं चाहिए। इसलिए इसे पुराने विजुअल स्टूडियो संस्करण में बदलने के लिए काफी तुच्छ होना चाहिए।

— बजे ollipekka

क्या आप अपनी पहली छवि में क्षेत्र के केंद्र की ओर पिक्सेल कलाकृतियों के बारे में बात कर रहे हैं? वे वास्तव में अंतिम छवि को प्रभावित नहीं करना चाहिए। SkyFromSpace shader को अंदर-बाहर के गोले पर लागू किया जाना चाहिए, इसलिए केवल ग्रह के बाहर फैले हुए वायुमंडल का थोड़ा दृश्य दिखाई देगा, जबकि कलाकृतियों वाला केंद्र ग्रह के पीछे छिपा होगा। हालांकि 500,500,500 ..... कैमरे के लिए जमीन और आकाश दोनों छायांकन बंद दिखते हैं .....

Answer 1

मेरे पास अभी काम करने का कोड नहीं है, क्योंकि मैं अपने इंजन को परिवर्तित कर रहा हूं लेकिन ये मेरे काम करने की पैरामीटर सेटिंग्स थीं:

// Inited in code
float innerRadius = sphere.Radius;
float outerRadius = innerRadius*1.025f;
float scale = 1.0f/(outerRadius - innerRadius);
float scaleDepth = outerRadius - innerRadius;
float scaleOverScaleDepth = scale/scaleDepth;

Vector4 invWavelength = new Vector4(
    (float) (1.0/Math.Pow(wavelength.X, 4.0)),
    (float) (1.0/Math.Pow(wavelength.Y, 4.0)),
    (float) (1.0/Math.Pow(wavelength.Z, 4.0)),
    1);

float ESun = 15.0f;
float kr = 0.0025f;
float km = 0.0015f;
float g = -0.95f;
float g2 = g * g;
float krESun = kr * ESun;
float kmESun = km * ESun;
float epkr4Pi = epkr4Pi = (float)(kr * 4 * Math.PI)
float epkm4Pi = epkr4Pi = (float)(kr * 4 * Math.PI)

यह छायादार था:

struct AtmosphereVSOut
{
    float4 Position : POSITION;
    float3 t0 : TEXCOORD0;
    float3 c0 : TEXCOORD1; // The Rayleigh color
    float3 c1 : TEXCOORD2; // The Mie color
    float4 LightDirection : TEXCOORD3;
};

// The scale equation calculated by Vernier's Graphical Analysis
float expScale (float fCos)
{
    //float x = 1.0 - fCos;
    float x = 1 - fCos;
    return scaleDepth * exp(-0.00287 + x*(0.459 + x*(3.83 + x*(-6.80 + x*5.25))));

}
// Calculates the Mie phase function
float getMiePhase(float fCos, float fCos2, float g, float g2)
{
    return 1.5 * ((1.0 - g2) / (2.0 + g2)) * (1.0 + fCos2) / pow(1.0 + g2 - 2.0*g*fCos, 1.5);
}

// Calculates the Rayleigh phase function
float getRayleighPhase(float fCos2)
{
    return 0.75 + (1.0 + fCos2);
}

// Returns the near intersection point of a line and a sphere
float getNearIntersection(float3 vPos, float3 vRay, float fDistance2, float fRadius2)
{
    float B = 2.0 * dot(vPos, vRay);
    float C = fDistance2 - fRadius2;
    float fDet = max(0.0, B*B - 4.0 * C);
    return 0.5 * (-B - sqrt(fDet));
}

AtmosphereVSOut
AtmosphereFromSpaceVS(float4 vPos : POSITION )
{
    // Multiply the camera position vector in world space by the 
    // World Inverse matrix so that it gets transformed to
    // object space coordinates
    float4 vEyePosInv = mul(vEyePos, mWorldInverse);

    // Compute a ray from the vertex to the camera position
    float3 vRay = vPos - vEyePosInv.xyz;

    // Transform the Light Position to object space and use
    // the result to get a ray from the position of the light
    // to the vertex. This is our light direction vector
    // which has to be normalized.
    float4 vLightDir = mul(vLightPosition,mWorldInverse) - vPos;
    vLightDir.xyz = normalize(vLightDir.xyz);
    vLightDir.w = 1.0;

    // From the vRay vector we can calculate the 
    // "far" intersection with the sphere
    float fFar = length (vRay);
    vRay /= fFar;

    // But we have to check if this point is obscured by the planet
    float B = 2.0 * dot(vEyePosInv, vRay);
    float C = cameraHeight2 - (innerRadius*innerRadius);
    float fDet = (B*B - 4.0 * C);

    if (fDet >= 0)
    {
        // compute the intersection if so
        fFar = 0.5 * (-B - sqrt(fDet));
    }

    // Compute the near intersection with the outer sphere
    float fNear = getNearIntersection (vEyePosInv, vRay, cameraHeight2, outerRadius2);

    // This is the start position from which to compute how
    // the light is scattered
    float3 vStart = vEyePosInv + vRay * fNear;
    fFar -= fNear;

    float fStartAngle = dot (vRay, vStart) / outerRadius;
    float fStartDepth = exp (scaleOverScaleDepth * (innerRadius - cameraHeight));
    float fStartOffset = fStartDepth * expScale (fStartAngle);
    float fSampleLength = fFar / samples;
    float fScaledLength = fSampleLength * scale;
    float3 vSampleRay = vRay * fSampleLength;
    float3 vSamplePoint = vStart + vSampleRay * 0.5f;

    // Now we have to compute each point in the path of the
    // ray for which scattering occurs. The higher the number
    // of samples the more accurate the result.
    float3 cFrontColor = float3 (0,0,0);
    for (int i = 0; i < samples; i++)
    {
        float fHeight = length (vSamplePoint);
        float fDepth = exp (scaleOverScaleDepth * (innerRadius - fHeight));
        float fLightAngle = dot (vLightDir, vSamplePoint) / fHeight;
        float fCameraAngle = dot(-vRay, vSamplePoint) / fHeight;
        float fScatter = (fStartOffset + fDepth * (expScale (fLightAngle) - expScale (fCameraAngle)));

        float3 cAttenuate = exp (-fScatter * (vInvWavelength.xyz * kr4PI + km4PI));

        cFrontColor += cAttenuate * (fDepth * fScaledLength);
        vSamplePoint += vSampleRay;
    }

    // Compute output values
    AtmosphereVSOut Out;

    // Compute a ray from the camera position to the vertex
    Out.t0 = vEyePos.xyz - vPos.xyz;

    // Compute the position in clip space
    Out.Position = mul(vPos, mWorldViewProj);

    // Compute final Rayleigh and Mie colors
    Out.c0.xyz = cFrontColor * (vInvWavelength.xyz * krESun);
    Out.c1.xyz = cFrontColor * kmESun;

    // Pass the light direction vector along to the pixel shader
    Out.LightDirection = vLightDir;

    return Out;
}

PSOut
AtmosphereFromSpacePS(AtmosphereVSOut In)
{
    PSOut Out;

    float cos = saturate(dot (In.LightDirection, In.t0) / length (In.t0));
    float cos2 = cos*cos;

    float fMiePhase = getMiePhase(cos,cos2,g,g2);
    float fRayleighPhase = getRayleighPhase(cos2);

    float exposure = 2.0;
    Out.color.rgb = 1.0 - exp(-exposure * (fRayleighPhase * In.c0 + fMiePhase * In.c1));
    Out.color.a = Out.color.b;

    return Out;
    }

मुझे पता है अगर यह अभी भी काम करता है। यदि आपको किसी अन्य सहायता की आवश्यकता है तो मैं अपने कोड के आसपास खुदाई करने का प्रयास करूंगा। मुझे लगता है कि मैंने प्रतिपादन करने के लिए दो क्षेत्रों का उपयोग किया: एक सतह के लिए और दूसरा वायुमंडल के लिए।

Answer 2

कुछ विचार ट्रैक: अपने फ़्लोट्स की शुद्धता की जाँच करें। अंतरिक्ष तराजू पर, अधिकांश समय फ्लोट 32 पर्याप्त नहीं है। अगर आपके पास प्राइमरी रेंडरिंग है, तो अपने बिखरे हुए शेडर के नीचे गोले की तरह dpeth बफर चेक करें।

ये कलाकृतियाँ, पुनरुत्थान में भी पाई जा सकती हैं, ये आमतौर पर माध्यमिक किरणें होती हैं जो प्राथमिक सतह के साथ तैरती हैं, जो फ्लोट सटीक मुद्दों से घबराने वाली होती हैं।

संपादित करें: 1000 पर (सभी पूर्णांकों को पूरी तरह से 16 मिलियन तक फ्लोट 32 के प्रतिनिधित्व तक पूरी तरह से प्रस्तुत किया जाता है, 24 बिट्स मंटिसा के लिए धन्यवाद), एक फ्लोट 32 के लिए अगला नंबर 1000.00006103 है, इसलिए इस सीमा पर आपकी परिशुद्धता अभी भी बहुत अच्छी है।

हालांकि अगर आप मीटर की दूरी का उपयोग करने के लिए थे, तो किसी ग्रह को देखने के लिए यह दूरी 100,000,000 और अगले 100000008 के मान का मतलब होगा: 100,000 किमी पर 8 मीटर की सटीकता।

यदि आप उदाहरण के लिए उपग्रह के चारों ओर घूमने का प्रयास करते हैं, तो यह कैमरा जंप का कारण होगा, और यदि आपकी दुनिया का केंद्र ग्रह का केंद्र है, तो उपग्रह का प्रतिपादन सभी को तोड़ देगा। अगर यह तारा प्रणाली का केंद्र है तो और भी बुरा है।

फ़्लेवियन ब्रेबियन (यानासेया) और पृथ्वी के लिए खेल अनंत खोज को देखें। उनके पास gamedev और उनके मंच की दिलचस्प देव पत्रिका है जहां वे बताते हैं कि कैसे स्टार सिस्टम की दूरी निरपेक्षता का उपयोग करना असंभव है।

उन्होंने यह भी कहा कि इस तरह की श्रेणियों में गहराई बफर समस्या का उल्लेख है, और पहले में से एक है, अगर लघुगणकीय z तराजू को पेश करने के लिए नहीं। http://www.gamedev.net/blog/73/entry-2006307-tip-of-the-day-logarithmic-zbuffer-artifacts-fix/ और भी बहुत कुछ यहाँ पूरा: http://outerra.blogspot.jp/ 2012/11 / अधिकतम गहराई-बफ़र दूरी-and.html

सॉफ्टवेयर परीक्षण बिस्तर: अच्छा विचार है, यह shaders को संलेखन करने का एक उत्कृष्ट तरीका है ताकि आप डिबग कर सकें कि कदम से कदम क्या चल रहा है। बस लाइनों द्वारा अपने मूल्यों की जांच करें, और अगर कुछ अजीब लग रहा है तो आप जांच कर सकते हैं। मैंने उस कोड को नहीं देखा जिसमें आपने वह भाग पोस्ट किया है जहाँ कैमरा कोण का उपयोग shader में किया जाता है, इसलिए मैं इस भाग के बारे में थोड़ा हैरान हूँ।

Comments

क्या आप विस्तार से बता सकते हैं कि फ्लोट प्रिसिजन का क्या मतलब है? उदाहरण में जिन पैमानों का उपयोग किया जा रहा है वे -1000 से 1000 तक के हैं। उदाहरण इस समय विशुद्ध रूप से एक सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन है, जहाँ पर शेडर के परिणाम को एक छवि में प्रस्तुत किया जाता है और फिर c # System.Drawing API का उपयोग करके प्रदर्शित किया जाता है, जो इसका मतलब है कि उदाहरण आदिम का उपयोग नहीं करता है।

— ५:२६ बजे ollipekka