मिपमैप

कंप्यूटर ग्राफिक्स में, मिपमैप्स (एमआईपी मैप भी) या पिरामिड[ डिजिटल छवियों के पूर्व-गणना, अनुकूलित अनुक्रम हैं, जिनमें से प्रत्येक पिछले का उत्तरोत्तर कम रिज़ॉल्यूशन प्रतिनिधित्व है। मिपमैप में प्रत्येक छवि या स्तर की ऊंचाई और चौड़ाई पिछले स्तर की तुलना में दो गुना कम है। मिपमैप्स का वर्गाकार होना आवश्यक नहीं है. उनका उद्देश्य रेंडरिंग गति को बढ़ाना और अलियासिंग कलाकृतियों को कम करना है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन मिपमैप छवि का उपयोग उच्च-घनत्व वाले नमूनों के लिए किया जाता है, जैसे कि कैमरे के करीब की वस्तुओं के लिए; कम-रिज़ॉल्यूशन वाली छवियों का उपयोग किया जाता है क्योंकि वस्तु अधिक दूर दिखाई देती है। यह मूल बनावट में सभी टेक्सल्स का नमूना लेने की तुलना में किसी बनावट को डाउनफ़िल्टर करने (छोटा करने) का एक अधिक कुशल तरीका है जो एक स्क्रीन पिक्सेल में योगदान देगा, यह उचित रूप से डाउनफ़िल्टर किए गए बनावट से नमूनों की निरंतर संख्या लेने के लिए तेज़ है। मिपमैप्स का व्यापक रूप से 3डी कंप्यूटर खेल , फ़ाइट सिम्युलेटर, बनावट फ़िल्टरिंग के लिए अन्य 3डी इमेजिंग सिस्टम और 2डी और 3डी जीआईएस सॉफ्टवेयर में उपयोग किया जाता है। इनके प्रयोग को मिपमैपिंग के नाम से जाना जाता है। नाम में एमआईपी अक्षर लैटिन वाक्यांश मल्टीम इन पार्वो का संक्षिप्त रूप है, जिसका अर्थ है "थोड़े में बहुत"।

चूंकि मिपमैप्स, परिभाषा के अनुसार, पूर्व-आवंटित हैं, उनका लाभ उठाने के लिए अतिरिक्त कंप्यूटर डेटा भंडारण की आवश्यकता होती है। वे तरंगिका संपीड़न से भी संबंधित हैं। किसी दृश्य को प्रस्तुत करने में लगने वाले समय को कम करने के लिए 3डी दृश्यों में मिपमैप बनावट का उपयोग किया जाता है। वे प्रति बनावट 33% अधिक मेमोरी की लागत पर बड़ी देखने की दूरी पर होने वाले अलियासिंग और मोइरे पैटर्न को कम करके छवि गुणवत्ता में सुधार करते हैं।

अवलोकन

alt=Image showing how mipmaps reduce aliasing at large distances.|center|780x780px मिपमैप्स का उपयोग इसके लिए किया जाता है:

• विवरण का स्तर (कंप्यूटर ग्राफिक्स) (एलओडी)
• छवि गुणवत्ता में सुधार. बड़े बनावटों से प्रतिपादन जहां टेक्सल्स के केवल छोटे, असंतुलित उपसमूहों का उपयोग किया जाता है, आसानी से मोइरे पैटर्न का उत्पादन कर सकते हैं।
• प्रत्येक पिक्सेल को रेंडर करने के लिए सैंपल किए गए टेक्सल्स की संख्या को कम करके या लिए गए सैंपल की मेमोरी लोकैलिटी को बढ़ाकर, रेंडरिंग समय को तेज़ करना
• GPU या CPU पर तनाव कम करना।
• पानी की सतह का प्रतिबिंब

उत्पत्ति

मिपमैपिंग का आविष्कार लांस विलियम्स (ग्राफिक्स शोधकर्ता) ने 1983 में किया था और इसका वर्णन उनके पेपर पिरामिड पैरामेट्रिक्स में किया गया है।[4] सार से: "यह पेपर एक 'पिरामिडल पैरामीट्रिक' प्रीफ़िल्टरिंग और सैंपलिंग ज्यामिति को आगे बढ़ाता है जो अलियासिंग प्रभाव को कम करता है और लक्ष्य छवियों के भीतर और बीच निरंतरता का आश्वासन देता है।" संदर्भित पिरामिड की कल्पना एक दूसरे के सामने रखे गए मिपमैप्स के सेट के रूप में की जा सकती है।

मिपमैप शब्द की उत्पत्ति लैटिन वाक्यांश मल्टीम इन पार्वो ("एक छोटी सी जगह में बहुत कुछ") और मानचित्र का प्रारंभिक रूप है, जो बिटमैप पर आधारित है। पिरामिड शब्द का प्रयोग अभी भी आमतौर पर जीआईएस संदर्भ में किया जाता है। जीआईएस सॉफ्टवेयर में, पिरामिड का उपयोग मुख्य रूप से रेंडरिंग समय को तेज करने के लिए किया जाता है।

तंत्र

उदाहरण मिपमैप छवि भंडारण: बाईं ओर की मुख्य छवि कम आकार की फ़िल्टर की गई प्रतियों के साथ है।

मिपमैप सेट की प्रत्येक बिटमैप छवि मुख्य बनावट की एक छोटी डुप्लिकेट है, लेकिन विवरण के एक निश्चित कम स्तर पर। यद्यपि मुख्य बनावट तब भी उपयोग की जाएगी जब दृश्य इसे पूर्ण विवरण में प्रस्तुत करने के लिए पर्याप्त है, रेंडरर एक उपयुक्त मिपमैप छवि पर स्विच करेगा (या वास्तव में, दो निकटतम के बीच प्रक्षेप, यदि ट्रिलिनियर फ़िल्टरिंग सक्रिय है) जब बनावट होगी दूर से या छोटे आकार में देखा गया। रेंडरिंग गति बढ़ जाती है क्योंकि सरल मिपमैप बनावट के साथ समान परिणामों के लिए प्रति डिस्प्ले पिक्सेल पर संसाधित होने वाले बनावट पिक्सेल (टेक्सल्स) की संख्या बहुत कम हो सकती है। यदि प्रति डिस्प्ले पिक्सेल सीमित संख्या में बनावट के नमूनों का उपयोग किया जाता है (जैसा कि बिलिनियर फ़िल्टरिंग के मामले में होता है) तो कलाकृतियाँ कम हो जाती हैं क्योंकि मिपमैप छवियां प्रभावी रूप से पहले से ही एंटी-अलियास्ड होती हैं। मिपमैप्स के साथ नीचे और ऊपर स्केलिंग को और अधिक कुशल बनाया गया है।

यदि बनावट का मूल आकार 256 गुणा 256 पिक्सेल है, तो संबंधित मिपमैप सेट में 8 छवियों की एक श्रृंखला हो सकती है, प्रत्येक पिछले एक के कुल क्षेत्रफल का एक-चौथाई: 128×128 पिक्सेल, 64×64, 32×32 , 16×16, 8×8, 4×4, 2×2, 1×1 (एकल पिक्सेल)। यदि, उदाहरण के लिए, कोई दृश्य इस बनावट को 40×40 पिक्सेल के स्थान में प्रस्तुत कर रहा है, तो या तो 32×32 का एक स्केल-अप संस्करण (ट्रिलिनियर इंटरपोलेशन के बिना) या 64×64 और 32×32 का एक इंटरपोलेशन मिपमैप्स (ट्रिलीनियर इंटरपोलेशन के साथ) का उपयोग किया जाएगा। इन बनावटों को उत्पन्न करने का सबसे सरल तरीका क्रमिक औसत है, हालांकि, अधिक परिष्कृत एल्गोरिदम (शायद सिग्नल प्रोसेसिंग और फूरियर ट्रांसफॉर्म पर आधारित) का भी उपयोग किया जा सकता है।

Showing each color channel of each level of an RGB mipmap as a separate plane (left) demonstrates that the whole mipmap forms a square of 4 times the area. As each plane requires 1⁄3 the storage, mipmaps therefore require 4⁄3 the memory; i.e., 1⁄3 ≈ 33% more.

इन सभी मिपमैप्स के लिए आवश्यक भंडारण स्थान में वृद्धि मूल बनावट का एक तिहाई है, क्योंकि क्षेत्रों का योग 1/4 + 1/16 + 1/64 + 1/256 + ⋯ 1/3 में परिवर्तित हो जाता है। अलग-अलग विमानों के रूप में संग्रहीत तीन चैनलों वाली आरजीबी छवि के मामले में, कुल मिपमैप को एक वर्ग क्षेत्र में बड़े करीने से फिट होने के रूप में देखा जा सकता है, जो प्रत्येक तरफ मूल छवि के आयामों से दोगुना है (प्रत्येक तरफ दोगुना बड़ा चार है)। मूल क्षेत्र का गुना - लाल, हरे और नीले प्रत्येक के लिए मूल आकार का एक विमान मूल क्षेत्र का तीन गुना बनाता है, और फिर चूंकि छोटे बनावट मूल का 1/3 लेते हैं, तीन का 1/3 एक होता है, इसलिए वे मूल लाल, हरे, या नीले विमानों में से एक के समान ही कुल स्थान लेगा)। यह पारवो में मल्टीम टैग के लिए प्रेरणा है।

अनिसोट्रोपिक फ़िल्टरिंग

Main article: अनिसोट्रोपिक फ़िल्टरिंग

जब किसी बनावट को तीव्र कोण पर देखा जाता है, तो फ़िल्टरिंग प्रत्येक दिशा में एक समान नहीं होनी चाहिए (यह आइसोट्रोपिक के बजाय एनिस्ट्रोपिक होनी चाहिए), और एक समझौता समाधान की आवश्यकता होती है। यदि उच्च रिज़ॉल्यूशन का उपयोग किया जाता है, तो कैश सुसंगतता कम हो जाती है, और अलियासिंग एक दिशा में बढ़ जाती है, लेकिन छवि स्पष्ट हो जाती है। यदि कम रिज़ॉल्यूशन का उपयोग किया जाता है, तो कैश सुसंगतता में सुधार होता है, लेकिन छवि अत्यधिक धुंधली होती है। यह अलियासिंग बनाम धुंधलापन के लिए एमआईपी स्तर के विवरण (एलओडी) का एक समझौता होगा। हालाँकि अनिसोट्रोपिक फ़िल्टरिंग केवल एमआईपी एलओडी को समायोजित करने के बजाय प्रत्येक पिक्सेल के लिए एक गैर आइसोट्रोपिक बनावट पदचिह्न का नमूना लेकर इस व्यापार-बंद को हल करने का प्रयास करता है। इस गैर-आइसोट्रोपिक बनावट नमूने के लिए या तो अधिक परिष्कृत भंडारण योजना की आवश्यकता होती है या उच्च आवृत्तियों पर अधिक बनावट के योग की आवश्यकता होती है।

सारांश-क्षेत्र सारणी

सारांश-क्षेत्र तालिकाएँ स्मृति को संरक्षित कर सकती हैं और अधिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकती हैं। हालाँकि, वे फिर से कैश सुसंगतता को नुकसान पहुँचाते हैं, और आंशिक रकम को संग्रहीत करने के लिए व्यापक प्रकारों की आवश्यकता होती है, जो आधार बनावट के शब्द आकार से बड़े होते हैं। इस प्रकार, आधुनिक ग्राफ़िक्स हार्डवेयर उनका समर्थन नहीं करता है।

यह भी देखें

• एनिस्ट्रोपिक फिल्टरिंग
• पदानुक्रमित मॉड्यूलेशन - प्रसारण में समान तकनीक
• पिरामिड (छवि प्रसंस्करण)
• स्केल स्पेस
• स्थानिक एंटी-अलियासिंग