Yazan : Mine Bilgiç
Bilgisayar grafiklerinde, doku süzme civardaki doku imgeciklerinin rengini kullanarak (doku kaplanmış) texture mapped imgecikler için doku rengini belirlemek için kullanılan bir yöntemdir. Kısaca, doku imgeciklerini daha küçük imgecikler haline bölerek beraber harmanlar. Doku süzme için bir başka terim ise doku yumuşatmadır. Doku süzmenin birçok yöntemi vardır. Bu yöntemlerin miktarı, hesap karmaşıklığı ve görüntü kalitesi arasında farklı koordinasyonlar yaratır.
Doku filtrelemesi bir küme ayrık örneklemdeki en yakın noktaların değerini bulma girişimi olduğu için bir ara değeri bulma(iç değerlendirme) biçimidir.
1 SÜZME İHTİYACI
Doku kaplama(texture mapping) süreci sırasında, bir “texture lookup” doku üzerindeki her imgeciğin (pixel) merkezinin nereye düştüğüne bakar. Doku kaplanmış yüzey keyfi uzaklıkta olabileceği için ve izleyen kişisinin açı ve yönelimine bağlı olduğu için genellikle bir imgecik (pixel) direkt olarak başka bir doku imgeciğine karşılık gelmeyebilir. En iyi imgecik (pixel) rengine karar verebilmek için bazı filtreleme şekilleri uygulanmalıdır. Yetersiz veya hatalı süzme, görüntüde hatalar oluşmasına yol açar. Bir imgecik ve o imgeciği ekranda temsil eden doku imgecik/imgecikleri birbirlerine farklı şekillerde karşılık gelebilirler. İzleyenin görüş açısından doku kaplanmış yüzeyin konumuna bağlı olarak her durum için farklı tür bir süzme gerekebilir. Dünyada kare bir düzlemin üzerinde bir doku kaplanmış kare, bazı görüş açılarına bir ekran imgeciğinin boyutu bir doku imgeciğinin boyutuyla tıpatıp aynıdır. Bir yandan, texture magnification(doku büyütme) olarak bilinen bir işlem ile ekran imgeciklerinden daha büyük olan doku imgecikleri uygun bir şekilde büyütülürler. Öte yandan, her doku imgeciği bir imgecikten küçüktür ve bu yüzden bir imgecik birçok doku imgeciğini kapsar. Bu durumda, texture minification vasıtasıyla kaplanmış doku imgecikleri baz alınarak uygun bir renk seçilmelidir. Grafik Application Programming Interface(API)-Uygulama Programı Arabirimi(UPA) olan OpenGL, prgramcının minification ve magnification filtreleri için değişik seçenekler ayarlamasına imkan sağlar.
İmgeciklerin ve doku imgeciklerinin tıpatıp aynı boyutta olduğu halde bile, bir imgecik bir doku imgeciği ile ister istemez uymayabilir, hizalanamamış olabilir ve dört komşu doku imgeciğine kadar, bu imgeciklerin bazı kısımlarını kaplıyor olabilir. Bundan ötürü bazı filtreleme şekilleri hala gereklidir.
2 MIPMAPPING
Üç boyutlu bilgisayar grafikleri doku süzmesinde, mipmap’ler önceden hesaplanmış, ana dokuya eşlik eden en iyi şekildeki görüntü derlemeleridir ve insan etkileşiminden dolayı bilgisayar ekranında gördüğümüz çizgiler, eğriler ve simgelerin kenarlarının tırtıklı gözükmesini azaltmak ve rendering hızını arttırmak içindir. Yaygın olarak üç boyutlu bilgisayar oyunları, uçuş simülatörleri ve diğer üç boyutlu görüntüleme sistemlerinde kullanılır. Teknik “mipmapping” olarak bilinir. MIP harfleri Latincede “multum in parvo” kelimelerinin kısatmasıdır ve “küçük alanda daha çok” manasına gelir. Hafızada daha fazla alana ihtiyaç duyarlar.
Minmapping, texture minification sırasında filtreleme işlerinden bazılarını kurtarmak için kullanılan standart bir tekniktir. Texture magnification sırasında, herhangi bir imgecik için düzeltilmesi gereken doku imgeciği sayısı dört veya daha azdır, oysa minification sırasında doku kaplanmış çokgen uzaklaştıkça potansiyel olarak dokunun tamamı tek bir imgeciğe düşebilir. Bu doku kaplanmış imgeciklerin hepsini okumayı ve imgecik rengine doğru bir şekilde karar verebilmek için değerlerini birleştirmeyi gerektirecektir. Yüksek maliyetli bir işlemdir. Bu durumu minmapping dokuyu ön filtreleyerek ve onu tek bir piksele varan küçük boyutlarda saklayarak önler. Doku kaplanmış yüzey uzaklaştıkça, uygulanmış doku ön filtrelenmiş daha küçük hale dönüşür. Minmap’in farklı boyutları ‘seviyeler’ de tanımlanır. 0.seviye en büyük boyuttadır(izleyiciye daha yakın mesafede kullanılır) ve artarak giden diğer boyutlar mesafelerin daha büyümesiyle kullanılırlar.
3 FİLTRELEME METOTLARI
3.1 NEAREST NEIGBOR INTERPOLATION (EN YAKIN KOMŞU ARADEĞERLEME)
Nearest-neigbor interpolation en hızlı ve ilkel filtreleme metotlarından biridir. İmgecik rengi için, imgeciğin merkezine en yakın doku imgeciğinin rengini kullanır. Hızlı olduğu kadar, yakınlaşmada kaplama bloklama olarak bilinen artifactsler çoğunlukla gözükür.
3.2 NEAREST-NEIGHBOR WITH MIPMAPPING
Bu metot nearest neigbor inter polation ile beraber mipmapping kullanır. Öncelikle mesafeye göre en yakın mipmap seviyesi seçilir, daha sonra imgecik rengini elde edebilmek için merkezi en yakın doku imgeciğinden örnek alınır.Aliasing ve shimmerring problemlerini biraz azaltır.
3.3 BILINEAR FILTERING (İKİ DOĞRUSAL SÜZME)
Bilinear filtering bir adım daha ilerisidir. Bu metotta imgecik merkezine en yakın dört doku imgeciğinden örnek alınır (en yakın minmap seviyesinde), ve bunların renkleri uzaklığa göre ağırlıklı ortalama ile birleştirilir. Bdoku imgecikleri arasındaki geçişleri yumuşatır. Bilinear filtering neredeyse her zaman minmapping ile birlikte kullanılır, ama onsuzda kullanılabileceği gibi aynı aliasing ve shimmering problemlerini yaşar.
3.4 TRİLİNEAR FİLTERİNG (ÜÇ DOĞRUSAL SÜZME)
Trilinear filtering, minmaplenmiş bilinear filtrelenmiş görüntülerde oluşan bozuklukların çoğunu giderir. Bir mipmap seviyesinden diğerine sunuş halindeki geçişlerde görüntülerin sınırlarındaki kalitede gözle görünür bir düzelme sağlar.
Trilinear filtering, iki en yakın mipmap seviyelerinde(bir yüksek ve bir düşük kalite) bilinear filtering ve “texture lookup” yaparak daha sonra sonuçları doğrusal aradeğerleyerek bu sorunu çözer. İzleyiciye olan uzaklık arttıkça doku kalitesinde bir dizi ani düşüş yerine, yumuşak bir bozulma ile sonuçlanır. Tabi ki, seviye 0′ a en yakın sadece bir mipmap seviyesi mevcuttur ve algoritma bu nokta da bilinear filtering’e dönüşür.
3.5 ANISOTROPIC FILTERING (EŞYÖNSÜZ SÜZME)
Eşyönsüz süzme yürürlülükteki tüketilen üç boyutlu grafik kartlarında bulunan en yüksek kalitedeki süzme yöntemidir. Üç doğrusal ve iki doğrusal süzmelerde kare şeklinde örnek bir doku ancak tam karşıdan doğru bir açıyla izlendiğinde düzgün gözükür, bu sorundan dolayı eşyönsüz süzme yayılmıştır.
Bu sorun doku kaplanmış yüzeye farklı bir açıyla bakılmasında aşırı buğulanmayı doğurur. Örneğin; çok genel bir durum, bir mesafe boyunca zeminin uzaklaşma durumudur. Eşyönsüz süzme bu sorunu bakış açısına göre doğru bir yamuğa örnekleyerek çözer. Yeni oluşan örnek daha sonra son rengi üretebilmek için üç doğrusal süzülür.
KAYNAKÇA
http://en.wikipedia.org/wiki/Texture_filtering
http://en.wikipedia.org/wiki/Mipmap
http://en.wikipedia.org/wiki/Anisotropic_filtering
http://blogs.msdn.com/virtualearth3d/archive/2009/04/19/anisotropic-filtering.aspx
Birinci bölümdeki fotoğraflar tarafımca HalfLife2 oyunundan alınmıştır.