Mis on lainemüra?

Lainemüra on teedrajav funktsioon, mida kasutatakse kolmemõõtmelises arvutigraafikas. Kui graafikud loovad kolmemõõtmelisi tekstuure, seisavad nad silmitsi selliste probleemidega nagu detailide kadu ja olemasolevate mürafunktsioonidega alias. Lainemüra funktsioonid lahendavad need probleemid ja võimaldavad tekstuuriloojatel teha realistlikumaid tekstuure. Selle töötasid välja Tony DeRose ja Robert L. Cook Pixar Animation Studiosis, kes avaldasid sellel teemal artikli.

Arvutigraafikas kolmemõõtmeliste tekstuuride või visuaalsete elementide loomine hõlmab mürafunktsioonide kasutamist. Realistlikuna näiv suits, pilved ja tuli on väljakutse luua kolmemõõtmelises arvutiga loodud keskkonnas. Kõige populaarsem kasutatav mürafunktsioon on Perlini müra ja selle töötas välja Ken Perlin. Esimest korda kasutati seda suurejooneliste visuaalsete efektide loomiseks filmis Tron 1982. aastal. Perlin võitis oma panuse eest Filmikunsti ja -teaduste akadeemia Oscari.

Perlini mürafunktsioon on tööstusstandard ja võimaldab visuaalefektide kunstnikel luua loomuliku välimusega sünteetilisi tekstuure. Siiski kannatab see mõne väga spetsiifilise probleemi all. Kõrgete ruumiliste sageduste korral kaotab pilt palju detaile ja näeb kunstlik välja, eriti kui kujutatakse kaugeid objekte, nagu horisont. Probleemiks on ka varjunime kasutamine; selle tulemuseks on pildi või tekstuuri moonutused. Detailide kadu versus alias on kriitilised probleemid, mis muutuvad väga ilmseks, kui graafikatööstuses kasutatakse kahemõõtmelise pinna tekstureerimiseks kolmemõõtmelist müra.

Ribade summutamine aliasefektide vähendamiseks toob kaasa muid soovimatuid tagajärgi. Stseeni suurendamisel on tekstuuri detailid näha hiljem võrreldes geomeetriaga ja mõlemad elemendid ei tundu olevat omavahel seotud. Tekstuur tuhmub ka viisil, mis tundub täiesti kunstlik. Meetod, mida nimetatakse varukonvolutsiooniks, püüdis neid probleeme lahendada, kuid ei lahendanud neid täielikult.

Lainemüra funktsioonid väldivad kõiki neid probleeme. Need on alternatiiviks Perlini mürafunktsioonide kasutamisele, et luua kolmemõõtmelises graafikas loomuliku välimusega tekstuure. Üsna lihtne rakendada, see võimaldab visuaalsete efektide loojatel kasutada kolmemõõtmelist lainemüra kahemõõtmelise pinna üsna hästi tekstureerimiseks, kuna see on suurepäraselt piiratud ribadega.

See võimaldab ortogonaalseid ribasid ja spektri kuju täpsemini reguleerida. Tekkiv müra on täielikult ribapiiratud, võimaldades luua suure hulga detaile väga vähese varjunimega. Lainemüra funktsioon võimaldab üsna lihtsalt luua kõva sageduse piiriga mürafunktsiooni.