คอสติก
คอสติก (caustic) หรือ คือกระจุกของลำแสงที่เกิดการสะท้อนหรือการหักเห โดยพื้นผิวโค้งหรือวัตถุ หรือรูปแบบลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นเมื่อฉายไปยังพื้นผิวอื่น
_in_Kona,_Hawaii_2009.jpg)
แสง โดยเฉพาะแสงอาทิตย์ ที่เข้มข้น สามารถจุดไฟเผาได้ ดังนั้นคำว่าคอสติกจึงมีรากศัพท์มาจากคำว่า causticus (คาอุสติคุส) ในภาษาละติน ซึ่งแปลว่า "ที่เผาไหม้" ซึ่งมีรากมาจากคำว่า καυστός (กาอุสโตส) ในภาษากรีกโบราณ อีกที สถานการณ์ทั่วไปที่ทำให้เกิดคอสติกขึ้นคือเมื่อมีแสงกระทบกระจก กระจกจะทำให้เกิดเงา แต่นอกจากนี้ยังสร้างพื้นที่โค้งของแสงจ้าขึ้นด้วย ในสถานการณ์ที่เป็นอุดมคติ (เช่น รังสีขนานอย่างสมบูรณ์ซึ่งมาจากจุดกำเนิดที่ระยะอนันต์) สามารถสร้างเป็นหย่อมแสงรูปเนฟรอยด์ได้[1][2] คอสติกที่เป็นรูปคลื่นมักเกิดขึ้นเมื่อแสงส่องผ่านคลื่นบนผิวน้ำ
คอสติกในคอมพิวเตอร์กราฟิก แก้
ในคอมพิวเตอร์กราฟิก ระบบการเร็นเดอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่รองรับคอสติก ซึ่งทำได้โดยการไล่แสงตามเส้นทางที่เป็นไปได้ของรังสี โดยคำนึงถึงการหักเหและการสะท้อน วิธีการหนึ่งคือทำโฟตอนแมปปิง คอสติกเชิงปริมาตรสามารถทำได้โดยการไล่แสงเชิงปริมาตร ในระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกบางระบบจะทำโดยการไล่แสงไปข้างหน้า ในกรณีนี้ โฟตอนจะถูกจำลองว่ามาจากแหล่งกำเนิดแสงและสะท้อนไปรอบ ๆ ตามกฎ คอสติกจะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีโฟตอนมากพอที่กระทบพื้นผิวเพื่อให้สว่างกว่าค่าเฉลี่ยในบริเวณในฉาก "การตามรอยลำแสงไปข้างหลัง" จะทำงานแบบย้อนกลับโดยเริ่มจากพื้นผิวแล้วตัดสินเอาว่ามีเส้นทางตรงไปยังแหล่งกำเนิดแสงหรือไม่[3] ดูการสาธิตคอสติก สำหรับตัวอย่างบางส่วนของการตามรอยลำแสงสามมิติ
จุดสนใจของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกส่วนใหญ่คือการนำเสนอที่สวยงามมากกว่าความแม่นยำทางฟิสิกส์จริง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงกราฟิกแบบเรียลไทม์ เช่น ในเกมคอมพิวเตอร์[4] ซึ่งนิยมใช้วิธีการลงลายผิวภาพทั่วไปโดยคำนวณไว้ล่วงหน้า
วิศวกรรมคอสติก แก้
วิศวกรรมคอสติกอธิบายกระบวนการแก้ ปัญหาผกผัน ใน คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ เมื่อพิจารณาถึงรูปร่างหรือรูปภาพเฉพาะ จะต้องการหาพื้นผิวที่ทำให้แสงหักเหเกิดเป็นภาพนี้
ในแบบฉบับที่ไม่ต่อเนื่องของปัญหานี้ พื้นผิวจะแบ่งออกเป็นพื้นผิวระดับจุลภาคจำนวนมากมายซึ่งถือว่าเรียบลื่น นั่นคือ แสงที่สะท้อนหรือหักเหที่พื้นผิวระดับจุลภาคแต่ละอันจะก่อให้เกิดการกัดกร่อนแบบเกาส์ จากนั้นตำแหน่งและการวางแนวของพื้นผิวระดับจุลภาคแต่ละผิวจะได้จากปริพันธ์ปัวซง และวิธีที่เรียกว่าการจำลองการอบเหนียว[5]
สำหรับปัญหาแบบต่อเนื่อง จะมีวิธีการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน วิธีการหนึ่งใช้แนวคิดจากทฤษฎีการขนส่งที่เรียกว่า "การขนส่งที่เหมาะสมที่สุด"[6] เพื่อค้นหาความเชื่อมโยงระหว่างรังสีตกกระทบกับพื้นผิวเป้าหมาย หลังจากได้รับการทำแผนที่เชื่อมโยงดังกล่าวแล้ว พื้นผิวจะถูกปรับให้เหมาะสมอีกทีโดยใช้กฎของสแน็ล[7][8]
อ้างอิง แก้
- ↑ Circle Catacaustic.
- ↑ Levi, Mark (2018-04-02). "Focusing on Nephroids". SIAM News. สืบค้นเมื่อ 2018-06-01.
- ↑ Guardado, Juan (2004). "Chapter 2. Rendering Water Caustics". ใน Fernando, Randima (บ.ก.). GPU Gems: Programming Techniques, Tips and Tricks for Real-Time Graphics. Addison-Wesley. ISBN 978-0321228321.
- ↑ "Caustics water texturing using Unity 3D". Dual Heights Software. สืบค้นเมื่อ May 28, 2017.
- ↑ Marios Papas (April 2011). "Goal Based Caustics". Computer Graphics Forum (Proc. Eurographics). 30 (2).
- ↑ Villani, Cedric (2009). Optimal Transport - Old and New. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-71049-3.Villani, Cedric (2009). Optimal Transport - Old and New. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-71049-3.
- ↑ Philip Ball (February 2013). "Light tamers". New Scientist. 217 (2902): 40–43. Bibcode:2013NewSc.217...40B. doi:10.1016/S0262-4079(13)60310-3.
- ↑ Choreographing light: New algorithm controls light patterns called 'caustics', organizes them into coherent images
- Born, Max; Wolf, Emil (1999). Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7th ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-64222-4.Born, Max; Wolf, Emil (1999). Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7th ed.). Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-64222-4.
- Nye, John (1999). Natural Focusing and Fine Structure of Light: Caustics and Wave Dislocations. CRC Press. ISBN 978-0-7503-0610-2.Nye, John (1999). Natural Focusing and Fine Structure of Light: Caustics and Wave Dislocations. CRC Press. ISBN 978-0-7503-0610-2.
- Ferraro, Pietro (1996). "What a caustic!". The Physics Teacher. 34 (9): 572–573. Bibcode:1996PhTea..34..572F. doi:10.1119/1.2344572.
- Dachsbacher, Carsten; Liktor, Gábor (February 2011). "Real-time volume caustics with adaptive beam tracing". Symposium on Interactive 3D Graphics and Games. ACM: 47–54.