الانعكاس (رسومات الحاسوب)

تُستخدم تقنية الانعكاس في رسومات الحاسوب لعرض الأجسام العاكسة مثل المرايا والأسطح اللامعة.

تُحسب الانعكاسات الدقيقة عادةً باستخدام تقنية تتبع الأشعة، بينما يمكن حساب الانعكاسات التقريبية بسرعة أكبر باستخدام طرق أبسط مثل رسم خرائط البيئة . ويمكن أن تُضفي الانعكاسات على الأسطح اللامعة كالخشب أو البلاط مزيدًا من الواقعية على الصور ثلاثية الأبعاد .

توجد العديد من التقنيات لعرض انعكاسات البيئة، وتختلف هذه التقنيات في دقتها وتعقيدها الحسابي والتنفيذي. كما يمكن الجمع بين هذه التقنيات.

تعتمد خوارزميات عرض الصور المرتبة، التي ترتكز على تتبع أشعة الضوء، مثل تتبع الأشعة أو تتبع المسار ، على حساب الانعكاسات بدقة على الأسطح العامة، بما في ذلك الانعكاسات المتعددة والانعكاسات الذاتية. ومع ذلك، لا تزال هذه الخوارزميات مكلفة حسابيًا للغاية بالنسبة للعرض في الوقت الفعلي (على الرغم من وجود أجهزة متخصصة، مثل Nvidia RTX )، وتتطلب أسلوب عرض مختلفًا عن أسلوب التنميط النقطي المستخدم عادةً .

يمكن حساب الانعكاسات على الأسطح المستوية، مثل المرايا المستوية أو أسطح الماء، ببساطة ودقة في الوقت الفعلي باستخدام تقنية العرض ثنائي المراحل - مرحلة للمشاهد، ومرحلة أخرى للمنظر في المرآة، وعادةً ما يتم ذلك بمساعدة مخزن الاستنسل . ^{[ 1 ]} استخدمت بعض ألعاب الفيديو القديمة حيلة لتحقيق هذا التأثير باستخدام تقنية العرض أحادي المرحلة، وذلك بوضع المشهد المنعكس بالكامل خلف مستوى شفاف يمثل المرآة. ^{[ 2 ]}

تُعدّ الانعكاسات على الأسطح غير المستوية (المنحنية) أكثر صعوبةً في العرض الفوري. وتشمل الأساليب الرئيسية المستخدمة ما يلي:

• رسم خرائط البيئة (مثل رسم خرائط المكعبات ): تقنية شائعة الاستخدام، خاصةً في ألعاب الفيديو، تُقدم تقريبًا للانعكاسات كافيًا للعين، لكنها تفتقر إلى الانعكاسات الذاتية وتتطلب معالجة مسبقة لخريطة البيئة. ^{[ 3 ] : 174.} يمكن زيادة الدقة باستخدام مصفوفة مكانية من خرائط البيئة بدلًا من خريطة واحدة. كما يُمكن توليد انعكاسات خريطة المكعبات في الوقت الفعلي، على حساب متطلبات الذاكرة والحساب. ^{[ 4 ]}
• انعكاسات فضاء الشاشة (SSR): تقنية أكثر تكلفة تعتمد على تتبع الأشعة المنبثقة من بيانات البكسل. تتطلب هذه التقنية بيانات متجه السطح العمودي، بالإضافة إلى مخزن العمق (للفضاء المحلي) أو مخزن الموضع (للفضاء العالمي). من عيوبها أن الأجسام غير الملتقطة في الإطار المُعالَج لا تظهر في الانعكاسات، مما ينتج عنه تقاطعات غير واضحة أو خاطئة، مُسببةً تشوهات مثل اختفاء الانعكاس وظهور صورة وهمية. تم تقديم تقنية SSR لأول مرة باسم "الانعكاسات المحلية في الوقت الحقيقي" في محرك CryENGINE 3. ^{[ 5 ]}

مصقول

- الانعكاس المصقول هو انعكاس غير مشوه، مثل المرآة أو سطح الكروم.

ضبابي

- الانعكاس الضبابي يعني أن النتوءات العشوائية الصغيرة، أو الأسطح الدقيقة، على سطح المادة تتسبب في أن يكون الانعكاس ضبابيًا.

معدني

- يكون الانعكاس معدنياً إذا احتفظت الأجزاء المضيئة والانعكاسات بلون الجسم العاكس.

لامع

قد يُساء استخدام هذا المصطلح: ففي بعض الأحيان، يكون إعدادًا معاكسًا للضبابية (مثلًا، عندما تكون قيمة "اللمعان" منخفضة، يكون الانعكاس ضبابيًا). وفي أحيان أخرى، يُستخدم المصطلح كمرادف لـ"انعكاس ضبابي". ويعني استخدام "اللمعان" في هذا السياق أن الانعكاس ضبابي بالفعل.

مصقول أو عاكس كالمرآة

المرايا عادةً ما تكون عاكسة بنسبة 100% تقريبًا.

انعكاس معدني

تعكس الأجسام العادية (غير المعدنية) الضوء والألوان بلونها الأصلي. أما الأجسام المعدنية، فتعكس الضوء والألوان بلونها المعدني نفسه. في تقنية العرض الفيزيائي ، تُعامل المعادن كموصلات: فالضوء الذي لا ينعكس على سطحها يُمتص بسرعة، لذا فإن الانعكاس اللامع المعدني يكون عادةً ملونًا بلون المعدن، وله مكون منتشر ضئيل أو معدوم، بينما يكون الانعكاس اللامع غير المعدني عادةً بدون لون. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

انعكاس ضبابي

العديد من المواد عاكسات غير مثالية، حيث تكون الانعكاسات ضبابية بدرجات متفاوتة بسبب خشونة السطح التي تشتت أشعة الانعكاسات.

انعكاس لامع

انعكاس لامع بالكامل، يُظهر النقاط البارزة من مصادر الضوء، ولكنه لا يُظهر انعكاسًا واضحًا من الأجسام.

• نموذج الإضاءة
• انعكاس لامبرتي
• تتبع الأشعة
• رسم خرائط الانعكاس
• العرض (الرسومات الحاسوبية)
• الانعكاس المرآوي (البصريات)
• انعكاس لامع