Як можна побудувати реалістичний ефект "інфрачервоного зору"?

Як би ви вирішили створити реалістичний ефект інфрачервоного зору за допомогою шейдерів? Під реалістичним я маю на увазі той, який виглядає реалістично, як цей приклад .

У мене є ідея про створення текстури, щоб визначити, скільки тепла виділяє матеріал, а потім визначити, використовуючи крапковий продукт нормального та векторного перегляду, скільки цього тепла досягає глядача, але я навіть не впевнений, що це те, як тепловий зір навіть працює, тому я хотів перевірити, чи є кращий підхід, перш ніж почати впроваджувати щось, що може бути абсолютно неправильним.

Там ІЧ, а потім ІЧ. Діапазон довжин світлових хвиль, який зазвичай називають інфрачервоним, поширюється від краю зорового діапазону людини (близько 700 нм) до 1 мм = 1 000 000 нм.

Відповідь Філіпа правильна для "ближнього інфрачервоного" світла (приблизно від 700 до 1400 нм), що в основному так само, як і нормальне видиме світло, за винятком того, що воно непомітне для людського ока, яке не допомагає. Для моделювання зору ближнього ІЧ-ви просто слід замінити текстури об'єктів та кольори джерела світла на альтернативні, які моделюють їх відбиття та інтенсивність світла з різною довжиною хвилі, ніж зазвичай

Однак, виходячи з формулювання вашого запитання та відео, з яким ви пов’язані, вам здається, що вас більше цікавить діапазон "теплового інфрачервоного діапазону" (8000 - 15000 нм), який відповідає піку спектру теплового випромінювання більшості буденних об'єктів , включаючи людський організм. Це випромінювання все ще поводиться в більшості способів, як "світло", і його можна моделювати за допомогою стандартних комп'ютерних графічних прийомів (на відміну від радіохвиль , де довжина хвилі стає досить довгою, що стандартні припущення променевої оптики починають руйнуватися), але світ, як видно у теплового інфрачервоного зв'язку є свої особливості:

• Як зазначалося вище, більшість об'єктів світиться в тепловому ІЧ. Для видимого світла, як правило, можна припустити, що існує лише кілька фактичних джерел світла, а все інше лише відображає світло, випромінюване іншими джерелами. Для теплового ІЧ, залежно від обраної точної довжини хвилі, часто буває навпаки.

• І навпаки, більшість поверхонь також досить ефективно поглинають тепловий ІЧ. Це, у свою чергу, зігріє їх, змусивши їх знову випромінювати більше ІЧ. По суті, це як би майже кожна поверхня була фосфоресцентною .

• Термічний ІЧ-спектр (тобто "колір"), що випромінюється більшістю поверхонь, в основному буде залежати від їх температури. Власне випромінювання поверхневого матеріалу теж має вплив, але відносно обмежений.

Таким чином, порівняно із звичайним світловим зором, моделювання реалістичного теплового інфрачервоного зору потребує більшої уваги на глобальному освітленні та на динамічно змінюваних значеннях випромінювання. Залежно від налаштувань, тут ви можете трохи обдурити: наприклад, для статичних сцен, глобальні радіаційні теплопередачі можуть бути попередньо обчислені і запечатані в статичну світлу карту , як ви б робили для підробки глобальної освітленості в видимий спектр.

Якщо ви хочете імітувати вигляд за допомогою термографічної камери у вашій грі, я рекомендую принаймні наступне:

• Намалюйте та / або обчисліть спеціальні ІЧ-випромінювання та / або відбивні текстури для ваших об'єктів. Зверніть особливу увагу на випромінювання теплих предметів (наприклад, людей чи машин), яке повинно відповідати їх поверхні. Відбивна здатність відносно менш важлива.

• Ймовірно, ви хочете використовувати лише один спектральний канал (тобто намалювати все в монохромному форматі), що відповідає загальному тепловому потоку ІЧ. Можна обробити зображення, зіставивши отримані значення сірого кольору в хибний градієнт кольору для імітації традиційного нарізання щільності, використовуваного для теплових зображень.

• Подумайте про те, щоб чітко відстежувати температуру ваших поверхонь, таким чином, щоб, скажімо, пляма на землі, на якій лежала людина, ще деякий час залишатиметься теплою (і, таким чином, світиться в ІЧ) навіть після того, як людина відійшла. Існує кілька способів вирішити це (наприклад, відстеження температури між вершинами, додавання відміток для перехідних локальних змін температури тощо) з різними компромісами між реалістичністю та обчислювальною вартістю. Вам, мабуть, не потрібно робити це дуже реалістично, але навіть мати такий ефект взагалі буде приємним штрихом.

Те, що ви зазвичай бачите у світі, - це візуальна частина світла, яка відбивається предметами. Зелений об'єкт відображає лише зелене світло, червоний - лише червоний, а синій - лише синій. Інфрачервоний колір можна вважати четвертим кольором, який ваші очі не можуть сприймати. Інфрачервона камера робить інфрачервоне світло видимим для вас, сприймаючи її за допомогою датчика та перетворюючи інфрачервоне зображення в довжину хвилі, яку ви можете бачити.

Подібно до того, як деякі матеріали більш-менш яскраві червоного, зеленого або синього кольорів, вони також відрізняються яскравістю ІЧ. ІЧ-яскравість може, але не обов'язково повинна відповідати тому, наскільки вона яскрава при видимому світлі.

Ось сцена у видимому та ІЧ. Зауважте, як листя дерев набагато яскравіше ІЧ, ніж стовбури, але ІЧ-яскравість різних частин фасаду будівлі схожа за видимим та ІЧ-світлом.

Що ви можете зробити, це створити дві версії всіх ваших текстур: текстуру RGB для видимого світла та альтернативну монохромну текстуру для інфрачервоного. У звичайному режимі ви використовуєте текстуру RGB, а в режимі ІК використовуєте ІК текстуру.

Ви також можете використовувати різні джерела світла в ІЧ-режимі. Сонце виробляє стільки ІК світла, скільки видимого світла. Але штучні джерела світла (як галогенові лампи або світлодіоди) виробляють мало або майже відсутність ІЧ-світла, тому вони не засвічують нічого інфрачервоним. З іншого боку, є джерела світла, які набагато сильніше ІЧ (наприклад, відкритий вогонь) або видимі лише в ІЧ (гарячі предмети, які недостатньо гарячі, щоб світитися червоними. Або штучні ІЧ-джерела світла. Чи знали ви це, коли носити ІЧ-окуляри, можна використовувати пульт телевізора як ліхтарик?). Різні світлові умови в нормальному та ІЧ-світлі можуть стати цікавим ігровим елементом.