XVIII. MİMARLIKTA SAYISAL TASARIM ULUSAL SEMPOZYUMU

Balıkesir Üniversitesi Yayınları

Gerçekçi görüntü sentezinin temel amacı, ışığın doğal davranışını simüle etmek, nesnelerin ve sahnelerin görsel doğruluğunu artırmaktır. Bu bağlamda, doğrudan ve dolaylı aydınlatma, yansıma ve kırılma, gölgeler, kostik efektler ve küresel aydınlatma gibi temel prensipler, modelleme süreçlerinde kullanılmaktadır. Bu prensiplerin modellenmesi için ışın izleme (ray tracing), yayılım (radiosity), foton haritalama (photon mapping) ve yol izleme (path tracing) gibi çeşitli algoritmalar uygulanmaktadır. Işın izleme, ışık ışınlarının izini süren bir tekniktir ve yalnızca ayna yansımaları, kırılmalar ve doğrudan aydınlatmayı ele almakta, ancak alan derinliği, hareket bulanıklığı ve dolaylı aydınlatma gibi karmaşık etkileri hesaplayamamaktadır. Yayılım, dolaylı aydınlatma efektlerini hesaplamakta ve ışığın yüzeyler arasında alışverişini simüle ederken yansıma ve kırılma gibi etkileri doğru şekilde modelleyememektedir. Foton haritalama, ışın izleme ve yayılım yöntemlerinin yetersiz olduğu durumlarda başarılı sonuçlar ortaya koymakta ve ışık kaynaklarından çıkan fotonların saçılması ve yüzeylerle etkileşimlerinin kaydedilmesi gibi aşamalardan oluşmaktadır. Yol izleme, ışığın sahne içerisindeki karmaşık etkileşimlerini modelleyerek dolaylı aydınlatma ve karmaşık yansımalar gibi zorlu efektleri oluşturabilmektedir. Işığın şeffaf ve yarı geçirgen nesnelerden geçişinin hesaplanması, küresel aydınlatmada en karmaşık durumlardan biridir. Emilim, ışığın enerjisinin bir ortamda soğurulmasıdır ve sıvılar belirli dalga boylarındaki ışığı emerek kendine özgü bir renk kazanmaktadır. Saçılım, ışığın bir ortamda yön değiştirmesidir ve ışığın sıvı içinde yayılmasını sağlayarak yumuşak bir aydınlatma etkisi oluşturmaktadır. Emilim ve saçılım değerlerinin doğru hesaplanması, sıvıların ve içlerindeki nesnelerin renklerinin gerçekçi görülmesini sağlamakta ve sahnenin genel atmosferine katkıda bulunmaktadır. Gerçekçi görüntü sentezi yapan yazılımlar, yüksek düzeyde fotogerçekçilik sunma potansiyeline sahip olsa da halen uzun hesaplama süreleri ve tam olarak gerçekçi olmayan sonuçlar gibi problemlere sahiptir. Fizik yasaları ile ilgili teoremlerin bu yöntemlere tam olarak dahil edilmemesi de önemli bir sorundur. Işığın maddenin yüzeyi ile olan etkileşimleri hesaplanırken, ışığın maddenin içinden geçişi gibi faktörler göz ardı edilmektedir. Özellikle şeffaf ve yarı geçirgen nesneler üzerinde problemler ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, hem yüzeysel hem de hacimsel hesap yöntemlerinin birlikte kullanılması gerekmektedir. Yüzeysel yöntemler, nesnelerin dış görünüşünü modellemekte, hacimsel yöntemler ise nesnelerin iç yapısını ve saydam ortamların etkileşimlerini hesaplamaktadır. Bu çalışmada, gerçek ve dijital sahnelerde ışığın emilim ve saçılım özelliklerinin küresel aydınlatmadaki etkisi karşılaştırılacaktır. Amaç, hesap yöntemlerindeki eksiklikleri tamamlayan bir öneri tasarlamak ve bunu bir yazılım modülü ya da eklentisine dönüştürmektir. Bu gelişme, mimari görselleştirme, ışık ve aydınlatma simülasyonları ve yapı bilgi modellemede ışık analizi gibi alanlarda önemli ilerlemeler sağlayacaktır. Küresel aydınlatma, ışığın nesnelerden yansıması, kırılması ve saçılmasını hesaplayarak ortamın aydınlatılmasını ve gölgelerin daha gerçekçi modellenmesini hedeflemektedir. Bu çalışmada, küresel aydınlatmadaki emilim ve saçılım şiddetleri ölçülecek ve elde edilen verilere göre bir model önerisi sunulacaktır.

2024

Ayhan Mucur, Togan Tong