คอสติก

คอสติก (caustic) หรือ คือกระจุกของลำแสงที่เกิดการสะท้อนหรือการหักเห โดยพื้นผิวโค้งหรือวัตถุ หรือรูปแบบลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นเมื่อฉายไปยังพื้นผิวอื่น

คอสติกที่กิดจากน้ำในแก้ว

คอสติกที่ใต้ก้นถ้วยชา

คอสติกที่เกิดจากผิวน้ำ

แสง โดยเฉพาะแสงอาทิตย์ ที่เข้มข้น สามารถจุดไฟเผาได้ ดังนั้นคำว่าคอสติกจึงมีรากศัพท์มาจากคำว่า causticus (คาอุสติคุส) ในภาษาละติน ซึ่งแปลว่า "ที่เผาไหม้" ซึ่งมีรากมาจากคำว่า καυστός (กาอุสโตส) ในภาษากรีกโบราณ อีกที สถานการณ์ทั่วไปที่ทำให้เกิดคอสติกขึ้นคือเมื่อมีแสงกระทบกระจก กระจกจะทำให้เกิดเงา แต่นอกจากนี้ยังสร้างพื้นที่โค้งของแสงจ้าขึ้นด้วย ในสถานการณ์ที่เป็นอุดมคติ (เช่น รังสีขนานอย่างสมบูรณ์ซึ่งมาจากจุดกำเนิดที่ระยะอนันต์) สามารถสร้างเป็นหย่อมแสงรูปได้ คอสติกที่เป็นรูปคลื่นมักเกิดขึ้นเมื่อแสงส่องผ่านคลื่นบนผิวน้ำ

คอสติกในคอมพิวเตอร์กราฟิก

ในคอมพิวเตอร์กราฟิก ระบบการเร็นเดอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่รองรับคอสติก ซึ่งทำได้โดยตามเส้นทางที่เป็นไปได้ของรังสี โดยคำนึงถึงการหักเหและการสะท้อน วิธีการหนึ่งคือทำ คอสติกเชิงปริมาตรสามารถทำได้โดยการไล่แสงเชิงปริมาตร ในระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกบางระบบจะทำโดยการไล่แสงไปข้างหน้า ในกรณีนี้ โฟตอนจะถูกจำลองว่ามาจากแหล่งกำเนิดแสงและสะท้อนไปรอบ ๆ ตามกฎ คอสติกจะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีโฟตอนมากพอที่กระทบพื้นผิวเพื่อให้สว่างกว่าค่าเฉลี่ยในบริเวณในฉาก "การตามรอยลำแสงไปข้างหลัง" จะทำงานแบบย้อนกลับโดยเริ่มจากพื้นผิวแล้วตัดสินเอาว่ามีเส้นทางตรงไปยังแหล่งกำเนิดแสงหรือไม่ ดูการสาธิตคอสติก สำหรับตัวอย่างบางส่วนของการตามรอยลำแสงสามมิติ

จุดสนใจของระบบคอมพิวเตอร์กราฟิกส่วนใหญ่คือการนำเสนอที่สวยงามมากกว่าความแม่นยำทางฟิสิกส์จริง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงกราฟิกแบบเรียลไทม์ เช่น ในเกมคอมพิวเตอร์ ซึ่งนิยมใช้วิธีการลงลายผิวภาพทั่วไปโดยคำนวณไว้ล่วงหน้า

วิศวกรรมคอสติก

วิศวกรรมคอสติกอธิบายกระบวนการแก้ ใน คอมพิวเตอร์กราฟิกส์ เมื่อพิจารณาถึงรูปร่างหรือรูปภาพเฉพาะ จะต้องการหาพื้นผิวที่ทำให้แสงหักเหเกิดเป็นภาพนี้

ในแบบฉบับที่ไม่ต่อเนื่องของปัญหานี้ พื้นผิวจะแบ่งออกเป็นพื้นผิวระดับจุลภาคจำนวนมากมายซึ่งถือว่าเรียบลื่น นั่นคือ แสงที่สะท้อนหรือหักเหที่พื้นผิวระดับจุลภาคแต่ละอันจะก่อให้เกิดการกัดกร่อนแบบเกาส์ จากนั้นตำแหน่งและการวางแนวของพื้นผิวระดับจุลภาคแต่ละผิวจะได้จากปริพันธ์ปัวซง และวิธีที่เรียกว่าการจำลองการอบเหนียว

สำหรับปัญหาแบบต่อเนื่อง จะมีวิธีการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน วิธีการหนึ่งใช้แนวคิดจากทฤษฎีการขนส่งที่เรียกว่า "การขนส่งที่เหมาะสมที่สุด" เพื่อค้นหาความเชื่อมโยงระหว่างรังสีตกกระทบกับพื้นผิวเป้าหมาย หลังจากได้รับการทำแผนที่เชื่อมโยงดังกล่าวแล้ว พื้นผิวจะถูกปรับให้เหมาะสมอีกทีโดยใช้กฎของสแน็ล

อ้างอิง

1. Circle Catacaustic.
2. Levi, Mark (2018-04-02). "Focusing on Nephroids". SIAM News. สืบค้นเมื่อ 2018-06-01.
3. 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 .
4. "Caustics water texturing using Unity 3D". Dual Heights Software. สืบค้นเมื่อ May 28, 2017.
5. Marios Papas (April 2011). "Goal Based Caustics". Computer Graphics Forum (Proc. Eurographics). 30 (2).
6. Villani, Cedric (2009). Optimal Transport - Old and New. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ISBN .Villani, Cedric (2009). Optimal Transport - Old and New. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ISBN .
7. Philip Ball (February 2013). "Light tamers". New Scientist. 217 (2902): 40–43. Bibcode:2013NewSc.217...40B. doi:10.1016/S0262-4079(13)60310-3.
8. Choreographing light: New algorithm controls light patterns called 'caustics', organizes them into coherent images

• Born, Max; (1999). Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7th ed.). Cambridge University Press. ISBN .Born, Max; (1999). Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light (7th ed.). Cambridge University Press. ISBN .
• (1999). Natural Focusing and Fine Structure of Light: Caustics and Wave Dislocations. CRC Press. ISBN . (1999). Natural Focusing and Fine Structure of Light: Caustics and Wave Dislocations. CRC Press. ISBN .
• 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.