الشفافية المستقلة عن النظام

الشفافية المستقلة عن الترتيب (OIT) هي فئة من التقنيات في رسومات الحاسوب النقطية لعرض الشفافية في مشهد ثلاثي الأبعاد، والتي لا تتطلب عرض الهندسة بترتيب تصاعدي لتركيب ألفا .

عادةً، تُعرض الأشكال الهندسية ثلاثية الأبعاد ذات الشفافية عن طريق دمج جميع الأسطح (باستخدام تركيب ألفا ) في مخزن مؤقت واحد (يمكن تشبيهه بلوحة رسم). يحجب كل سطح اللون الموجود ويضيف جزءًا من لونه الخاص بناءً على قيمة ألفا الخاصة به ، وهي نسبة نفاذية الضوء . يؤثر ترتيب دمج الأسطح على درجة الحجب أو وضوح كل سطح. وللحصول على نتيجة صحيحة، يجب دمج الأسطح من الأبعد إلى الأقرب أو العكس، وذلك حسب عملية تركيب ألفا ، سواءً فوق أو تحت . يمكن تحقيق الترتيب عن طريق عرض الشكل الهندسي بترتيب مُرتب، مثلاً ترتيب المثلثات حسب العمق، لكن هذه العملية قد تستغرق وقتًا طويلاً، ولا تُنتج دائمًا حلاً (في حالة الأشكال الهندسية المتقاطعة أو المتداخلة دائريًا)، كما أن تنفيذها معقد. بدلاً من ذلك، تعمل الشفافية غير المعتمدة على الترتيب على فرز الشكل الهندسي لكل بكسل، بعد تحويله إلى صورة نقطية. وللحصول على نتائج دقيقة، يتطلب ذلك تخزين جميع الأجزاء قبل الفرز والتركيب.

المخزن المؤقت A هو تقنية رسومات حاسوبية تم تقديمها في عام 1984 تقوم بتخزين قوائم بيانات الأجزاء لكل بكسل (بما في ذلك معلومات المضلعات الدقيقة ) في برنامج ناشر، REYES ، تم تصميمه في الأصل للتنعيم ولكنه يدعم الشفافية أيضًا.

في الآونة الأخيرة، وصفت تقنية تقشير العمق ^{[ 1 ]} في عام 2001 تقنية معالجة الصور البصرية المُسرّعة بواسطة الأجهزة. ونظرًا لمحدودية إمكانيات أجهزة الرسومات، كان لا بد من إعادة عرض هندسة المشهد عدة مرات. وقد ظهرت لاحقًا عدة تقنيات لتحسين أداء تقشير العمق، مع استمرار وجود قيد إعادة العرض المتكرر. على سبيل المثال، تقنية تقشير العمق المزدوج (2008). ^{[ 2 ]}

في عام ٢٠٠٩، طُرحت ميزتان هامّتان في أجهزة/برامج تشغيل/واجهات برمجة تطبيقات الرسومات الخاصة بوحدات معالجة الرسومات، مما أتاح التقاط بيانات الأجزاء وتخزينها في تمريرة عرض واحدة للمشهد، وهو أمر لم يكن ممكنًا سابقًا. وهاتان الميزتان هما: القدرة على الكتابة إلى أي جزء من ذاكرة وحدة معالجة الرسومات من خلال المُظلِّلات، والعمليات الذرية. وبفضل هاتين الميزتين، أصبح من الممكن استخدام فئة جديدة من تقنيات OIT التي لا تتطلب عددًا كبيرًا من تمريرات عرض هندسة المشهد.

• كانت الطريقة الأولى هي تخزين بيانات الأجزاء في مصفوفة ثلاثية الأبعاد، ^{[ 3 ]} حيث تُخزَّن الأجزاء على طول المحور z لكل بكسل x/y . عمليًا، يكون معظم المصفوفة ثلاثية الأبعاد غير مُستخدَم أو يفيض، نظرًا لأن تعقيد عمق المشهد عادةً ما يكون غير متساوٍ. لتجنب الفيضان، تتطلب المصفوفة ثلاثية الأبعاد كميات كبيرة من الذاكرة، وهو أمر غير عملي في كثير من الحالات.
• توجد طريقتان لتقليل هذا العبء الزائد على الذاكرة.
  1. أدى استخدام مسح المجموع البادئ لتعبئة المصفوفة ثلاثية الأبعاد ، أو ما يُعرف بالتخطيط الخطي ^{[ 4 ]} ، إلى حل مشكلة الذاكرة غير المستخدمة، ولكنه يتطلب عملية حساب إضافية لتعقيد العمق أثناء عرض الشكل الهندسي. وتقوم كل من "المخزن المؤقت S المُراعي للتباعد"، و"المخزن المؤقت الديناميكي للأجزاء" ^{[ 5 ]} ، و" المخزن المؤقت D ذي قائمة الانتظار المزدوجة" ، و"المخزن المؤقت الخطي متعدد الطبقات للأجزاء" ^{[ 6 ]} بتعبئة بيانات الأجزاء باستخدام مسح المجموع البادئ، وقد تم توضيح ذلك باستخدام OIT.
  2. يؤدي تخزين الأجزاء في قوائم مرتبطة لكل بكسل ^{[ 7 ]} إلى تكثيف هذه البيانات، وفي أواخر عام 2011، أدت تحسينات برامج التشغيل إلى تقليل عبء التنازع على العمليات الذرية، مما جعل هذه التقنية تنافسية للغاية. ^{[ 6 ]}

تُحسب طريقة OIT بدقة، على عكس الطريقة التقريبية ، اللون النهائي بدقة، والذي يتطلب فرز جميع الأجزاء. في المشاهد ذات التعقيد العالي، يصبح الفرز هو العامل الحاسم.

تتمثل إحدى مشكلات مرحلة الفرز في محدودية استخدام الذاكرة المحلية ، وهي في هذه الحالة سمة من سمات SIMT المتعلقة بإنتاجية وإخفاء زمن استجابة العمليات في وحدات معالجة الرسومات. يقوم تخصيص الذاكرة العكسي ^{[ 8 ]} (BMA) بتجميع البكسلات حسب تعقيد عمقها وفرزها على دفعات لتحسين استخدام الذاكرة، وبالتالي تحسين أداء البكسلات ذات التعقيد المنخفض في سياق مشهد قد يكون ذا تعقيد عالٍ. وقد تم الإبلاغ عن زيادة في أداء OIT الإجمالي تصل إلى ثلاثة أضعاف.

يتم إجراء الفرز عادةً في مصفوفة محلية، ولكن يمكن تحسين الأداء بشكل أكبر من خلال الاستفادة من التسلسل الهرمي لذاكرة وحدة معالجة الرسومات والفرز في السجلات، ^{[ 9 ]} على غرار فرز الدمج الخارجي ، وخاصة بالاقتران مع BMA.

تُخفف تقنيات OIT التقريبية من قيود العرض الدقيق لتوفير نتائج أسرع. ويمكن تحسين الأداء من خلال عدم الحاجة إلى تخزين جميع الأجزاء أو فرز الهندسة جزئيًا فقط. كما تقوم بعض التقنيات بضغط بيانات الأجزاء أو تقليل حجمها ، ومنها:

• الشفافية العشوائية: ارسم بدقة أعلى مع عتامة كاملة ولكن تجاهل بعض الأجزاء. سيؤدي تقليل الدقة بعد ذلك إلى الحصول على الشفافية. ^{[ 10 ]}
• الشفافية التكيفية ^{[ 11 ]} هي تقنية ثنائية المراحل، حيث تقوم المرحلة الأولى بإنشاء دالة رؤية تضغط البيانات أثناء المعالجة (مما يغني عن فرز الأجزاء بالكامل)، بينما تستخدم المرحلة الثانية هذه البيانات لدمج الأجزاء غير المرتبة. أما تقنية مزامنة البكسل من إنتل ^{[ 12 ]} فتغني عن تخزين جميع الأجزاء، مما يلغي الحاجة إلى الذاكرة غير المحدودة التي تتطلبها العديد من تقنيات OIT الأخرى.
• استبدلت تقنية الشفافية الموزونة والمدمجة غير المعتمدة على الترتيب عامل التجاوز بتقريب تبادلي. ويؤدي إدخال معلومات العمق في الوزن إلى إنتاج حجب مقبول بصريًا. ^{[ 13 ]}
• تقوم تقنية OIT القائمة على العزوم بتخزين عزوم دالة النفاذية لكل بكسل وإعادة بناء تقريب أثناء عملية التركيب، مما يوفر طريقة OIT تقريبية مضغوطة. ^{[ 14 ]}

• تضمنت وحدة ألعاب سيجا دريم كاست دعمًا ماديًا لتقنية OIT التلقائية. ^{[ 15 ]}

• ألفا كومبوزيتينج
• الشفافية (رسم بياني)
• ألفا للتغطية