BAB 2 Introduksi Lens Flare

Bab 2
LANDASAN TEORI
INTRODUKSI LENS-FLARE

1. Perkenalan
Lens flare adalah hasil dari refleksi cahaya yang tidak diinginkan dalam sistem optikal. Sementara lensa yang seharusnya membiaskan sinar cahaya yang masuk, refleksi dapat terjadi, yang menyebabkan penyimpangan dari lintasan cahaya yang dimaksudkan. Sebuah refleksi tunggal akan mengirim sinar kembali menuju bidang pintu masuk, tapi bahkan jumlah refleksi dapat mengarahkan sinar ke arah sensor. Jika sinar tersebut membawa energi yang cukup untuk sensor, mereka bisa menghasilkan apa yang disebut hantu. Seperti sinar tercermin masih menyeberangi aperture, hantu sering berbagi bentuknya. Meskipun awalnya artefak, lensa suar sering digunakan untuk tujuan artistik dan merupakan indikator yang baik untuk sumber cahaya yang terang.
Sebuah metode khas untuk menghitung lens flare adalah mengandalkan ray tracing untuk mensimulasikan jalur cahaya, dengan asumsi biasanya sampai dua atau empat refleksi. Pendekatan ini mencapai kualitas tertinggi, tetapi dapat menjadi mahal bagi sistem optik yang kompleks. Sementara model ini dapat menangani perilaku optik yang kompleks, algoritma ini masih terlalu lambat untuk aplikasi real-time (misalnya, hingga 4 detik. Untuk model lensa kompleks).
Pendekatan real-time dalam game dan virtual reality biasanya didasarkan pada sprite tekstur, seniman perlu menempatkan dan hantu desain dengan tangan dan harus bergantung pada (dan mengembangkan) heuristik untuk mencapai perilaku meyakinkan. Meskipun efisien pada waktu berjalan, proses pembuatan memakan waktu, rumit, dan sulit. Selanjutnya, solusi merindukan secara fisik dan sering muncul realistis. Pekerjaan kami mengikuti metode berbasis sprite dan saham efisiensi mereka, tapi kami mendapatkan solusi berbasis fisik lebih akurat untuk sistem optik yang diberikan.

2. Tujuan Kami
Lens flare disebabkan oleh sinar cahaya yang melewati sistem optik, tetapi menyimpang dari jalan yang mereka maksudkan karena refleksi pada permukaan lensa. Pada bagian ini, kami berkonsentrasi pada propagasi ray ini, di mana kita akan memperoleh metode yang efisien untuk lensa-flare rendering dan menambahkan fitur-fitur canggih, seperti pelapis anti-reflektif. Membangun di atas model ini, kita kemudian memperoleh beberapa teknik percepatan.

3. Model Transfer Sinar
Para produsen antarmuka lensa optik biasanya menggambarkan sistem optik sebagai satu set antarmuka yang didefinisikan secara aljabar. Antarmuka ini biasanya datar (aperture dan sensor) atau bola (karena lensa bulat yang umum dan mudah untuk diproduksi). Setiap antarmuka bola didefinisikan oleh radius kecembungan / cekung dan ketebalan diukur sepanjang sumbu optik. Selanjutnya, deskripsi ini biasanya mengandung informasi tentang bahan (jenis kaca atau udara), indeks bias, dan tinggi sehubungan dengan sumbu optik. Kami akan menggunakan desain optic yang tersedia dari paten atau sumber khusus sebagai masukan (lihat Tabel 1 untuk contoh).

Matriks Optik: Model kami didasarkan pada pendekatan paraksial orde pertama. Meskipun pendekatan ini menginduksi kesalahan non-sepele untuk sudut besar di atas 10 derajat, itu menangkap banyak sifat penting dari sistem lensa. Selanjutnya, hal itu memungkinkan kita untuk menangani interaksi sinar dengan antarmuka optik melalui perkalian matriks. Dengan menggabungkan matriks ini, seseorang dapat menggambarkan traversals lensa-sistem yang lebih kompleks dalam waktu yang konstan, yang memiliki dampak penting pada kinerja rendering. Keuntungan lain adalah bahwa analisis sistem optik sederhana dan bahkan dapat dijalankan dengan cepat, sementara metode sebelumnya terlibat preprocessing berat untuk mengurangi waktu rendering.
Asumsi paraksial mengacu pada pendekatan sudut kecil, yang terbukti berguna untuk analisis sistem optik. Hal ini bergantung pada orde pertama ekspansi Maclaurin, yang menyiratkan bahwa sin e = e, tan e = e, dan cos e = 1. Selanjutnya, diasumsikan bahwa semua sinar yang masuk sinar meridional (sinar yang terkandung di dalam sebuah pesawat yang mencakup sumbu optik). Melalui simetri dari antarmuka dan asumsi paraksial, dimungkinkan untuk menerapkan analisis 2D dan semua antarmuka menjadi garis paralel dengan matriks interaksi yang sesuai.

Interaksi sinar dengan antarmuka tunggal, dapat dijelaskan oleh matriks transfer sinar2 x 2 Mi, sering disebut juga dengan matriks ABCD. Untuk tujuan kita, matriks refraksi, refleksi, dan perjalanan di media homogen antara dua antarmuka yang diperlukan. Kami menunjukkanTimatriks terjemahan dengan perpindahandi, pembiasan Ri, and matriks refleksi Li di antarmukai. Mereka hanya melibatkan nilai yang diberikan oleh deskripsi lensa (indeks bias dan jari-jari) dan dengan demikian dapat dihitung untuk sistem optik. Hal ini penting untuk menunjukkan bahwa, meskipun interface direpresentasikan sebagai garis (karena model menganggap sinar meridional), matriks interaksi diturunkan untuk melengkung (spherical) interface. Pilihan ini mengarah pada pendekatan yang lebih baik (termasuk perbesaran) dan menjelaskan keberadaan jari-jari dalam formula tersebut.

4. Lens-Flare Rendering
Karena setiap antarmuka interaksi sesuai dengan matriks , seluruh lintasan sinar melalui sistem optik dapat didefinisikan oleh serangkaian perkalian matriks . Sementara matriks standar sistem hanya menggambarkan transmisi jalur cahaya ditujukan terhadap sensor , kami tertarik dalam mengejar sinar yang menyebabkan lensa suar . Sebagaimana telah ditunjukkan sebelumnya , sinar ini ditandai dengan bahkan jumlah refleksi pada jalur mereka, sinar dengan jumlah ganjil refleksi akhirnya berakhir di pintu masuk murid . Setelah pekerjaan sebelumnya (dan juga karena setiap refleksi menyebabkan hilangnya energi yang signifikan ) , kita hanya mempertimbangkan jalur dengan dua refleksi . Oleh karena itu , hanya ada satu set terbatas matriks , yang kita sebut sebagai matriks flare. Matriks menggambarkan kemungkinan terjadinya flare lensa dalam sistem , yaitu setiap matriks sesuai dengan salah satu hantu . Perlu dicatat bahwa sinar lintasan terbalik ( dari pertama refleksi kembali ke refleksi kedua ) dapat digambarkan dengan mengalikan invers dari matriks transfer ray yang sesuai ( kecuali untuk terjemahan ). Gambar 3 ( atas) menunjukkan contoh jalur flare dengan dua refleksi ( di I4 dan I2 ).
Flare-Quad Mapping:Model propagasi ray di atas dapat digunakan secara langsung untuk menentukan fungsi perpindahan yang realistis untuk pendekatan berbasis sprite karena linearitas sistem kami, pupil masuk bisa terikat dengan empat simpul sesuai dengan empat sinar, yang arahnya diberikan oleh arah cahaya. Simpul ini membentuk Aflare quad, digunakan sebagai sprite yang merupakan salah satu hantu. Memadukan solusi untuk semua matriks flare mengarah ke gambar lens flare akhir. Dalam apa yang berikut, kami akan menjelaskan teknik untuk meningkatkan realisme, sementara Bagian 3.3 akan mencakup teknik percepatan.

Flare Shape: Alih-alih menggunakan sprite ad hoc, bentuk hantu sebenarnya berasal sebagian besar dari aperture sistem optik itu. Dalam rangka mengintegrasikan aperture dalam model kami, kami mewakili setiap flare matriksMf sebagai produk dari dua matriks; Ma (dari pupil masuk ke iris aperture) dan Ms (dari aperture iris ke sensor pesawat) dengan Mf = MsMa. Gambar 3 (atas) menggambarkan dekomposisi tersebut. Kami mendefinisikan Dn := TnRn untuk notasi ringkas.
Dengan dua matriks terpisah, satu dapat memetakan sinar dari pupil masuk ke aperture dan kemudian ke sensor. Ketika mewakili aperture sebagai tekstur, lookup sederhana setelah menerapkanMa dapat menentukan apakah sinar diblokir. Untuk quad flare, maka dengan demikian cukup untuk menerapkan tekstur aperture menggunakan koordinat tekstur yang berasal dari pemetaan quad flare lewat Ma pada bidang aperture. Tekstur quad yang telah dipetakan kemudian diproyeksikan pada sensor menggunakan Ms.
Hal ini penting untuk melihat bahwa, dalam dekomposisi, dua refleksi diasumsikan terjadi pada sisi yang sama dari aperture. Karena jika tidak, sinar cahaya ini akan harus lulus aperture tiga kali. Sementara itu, akan mungkin untuk mempertimbangkan dekomposisi matriks menjadi empat. Kami memutuskan untuk mengabaikan matriks flare sepenuhnya, karena tidak mungkin terjadi karena aperture biasanya kecil. Demikian pula dalam model penuh, sinar cahaya juga bisa melanda tabung, menyebabkan lensa tertutup di dalam sistem optik.

Tinggalkan Pesan Disini

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s