Cumhuriyet Bilim ve Teknik
Goruntu Bilim Yazilari - 4

Dr. Ergun Akleman
Visualization Sciences Program
Texas A&M University
College Station, TX, 77843-3137, USA
Email: ergun@viz.tamu.edu
Homepage: http://www-viz.tamu.edu/faculty/ergun




Disarda hafiften yagmur ciseliyordu. Sofor otobusun sogutmasini sonuna kadar acmisti. Isin uzerine orttugu battaniyeye ragmen donuyordu. Arkada iki kisi son derece yuksek sesle avciliktan bahsediyorlardi. New York ile Chapel Hill arasi otomobille en fazla dokuz saat tutardi ama otobus neredeyse on bes saattir yoldaydi. En azindan on defa mola vermisti.

Isin Amerika'da bilgisayar bilimlerinde master yapmaya gelmisti. Once NewYork'da ingilizce okumustu. Sonra da University of North Carolina, Chapel Hill'den kabul almisti. Otobus ucaktan birazcik daha ucuz oldugu icin "Chapel Hill'e otobusle gideyim" demisti ama Greyhound otobusleri Turkiye'deki en paspal firmanin otobuslerinden bile kotuyduler. Bir de arka koltuktaki iki kisinin devamli yuksek sesle konusmasi yok mu. Bir turlu basini koyup dinlenememisti. Ama sonucta yorgunluga dayanamadi. Basi onune dustu. Uykuya daliverdi.

Soforun durtmesiyle uyandi. "Chapel Hill'e geldik. Burada ineceksiniz." dedi sofor. Bavullarini alip otobusten indi. Greyhound otobus terminali neredeyse bostu. Saatine bakti. Gecenin ikisiydi. Bir taksi tutmak icin terminalin onune cikti. Aksi gibi etrafta hic taksi de yoktu. Dislerinin arasindan bir kufur savurarak elindeki Chapel Hill haritasina bakti. Iki blok otede Eye Motel diye bir yer vardi. "Goz, bir motel icin ne garip bir ad" diye dusundu. "Ama en iyisi geceyi Eye Motel'de gecirmek" Iki elinde bavullar motele dogru yurumeye basladi. Sokaklar bombostu. Sessizlik icini urpertiyordu. Aniden arkasinda bir golgenin kipirdadigini hissetti. Midesinde rahatsiz edici bir yanma duydu. Bir an durup Arkasina bakti. Pesindeki golge de durdu. Karanlikta zar zor secilen adami otobuste de gordugunden emindi.

Isin izlendigini hissetti. Isin'i izleyen Prof. Whitted'di, Turner Whitted.

Isin telas icinde adimlarini hizlandirip Eye Motel yazisina dogru yurudu. Arkasindaki adam da adimlarini hizlandirip onu izlemeye devam etti. Motele asagi yukari ayni anda girdiler. Otelin danismasinda kimse yoktu. isin terlemeye basladi. Onu izleyen adam gulumseyerek ona bakti.

- "Isin, Goz Motel'e hos geldin." dedi. Isin

-Adimi nereden biliyorsunuz. diye sordu.

-Adini bilmem normal. Bendeniz Profesor Whitted; Ray tracing yada turkce soylersem Isin Izleme metodunu bulan Turner Whitted... NewYork'dan buyana seni izliyordum.

-Beni niye izliyorsunuz ki? diye sordu Isin.

-Aslinda pek izledigim soylenemez. Sadece Goz'e gelecek olan Isin yada Ray'lerin nerelerden dolasip goz'e geldiklerini hesapliyorum. Benim bilgisayar grafigi dersimi alinca Ray'lerin nasil trace edildigini, Isinlarin nasil izlendigini ogreneceksin. Simdi acsindir, istersen restoran'a gidelim de bir yemek ye.

Birlikte Eye Motel'in restoranina gittiler. Restoran tika basa doluydu. Kalin siyah gozluklu bir adam yuksek sesle sarki soyluyordu;

-"Geoorgia, Geoorgia, in my mind."

"North Carolina'da Georgia sarkisi soylemesi ilginc. Bu adami gozum bir yerden isiriyor. Kim bu adam. " dedi Isin. Whitted gulumseyerek

-"Ray Charles, bak surada yazi yazan adam da Ray Bradbury. Su yandaki masada oturan tombul adam da senin memleketinden. Bakanlik falan da yapmis. Isin basini o yana cevirdi. Masada Isin Celebi oturuyordu.

-"Ama bu Isin Celebi bu." dedi Isin. "Yani butun Ray'ler ve Isin'lar burada mi? Whitted basini hayir anlamina gelecek sekilde salladi.

-"Hayir, sadece Goz'e gelenler burada. Isin izleme metoduyla goze gelen Isinlarin ve Raylerin hepsi dahi izlenemiyor. Sadece otobusle gelenler izlenebiliyor. Merak etme benim dersimi alinca neden oldugunu ogreneceksin."

Isin cok heyecanlanmisti. Derslerin baslamasini dort gozle bekliyecekti. Aniden soforun durtmesiyle uyandi. "Chapel Hill'e geldik. Burada ineceksiniz." dedi sofor. Bavullarini alip otobusten indi. Greyhound otobus terminali neredeyse bostu. Saatine bakti. Gecenin ikisiydi. Bir taksi tutmak icin terminalin onune cikti.


Isin Izleme Algoritmasi


Klasik bir isin izleme goruntusu.

Turner Whitted Isin Izleme metodunu 1980 yilinda buldu ve 80 sonrasi Bilgisayar Grafigi icin de yeni bir donemin gostergesi oldu. Bulusun hikayesi de aynen Newton'un basina elma dusunce yercekimini bulmasi hikayesi gibi ilginc. Whitted isin izleme metodunu MacDonalds'da Milkshake icerken buldugunu soyluyor. Milkshake'in tukcesinin ne oldugunu bilmiyorum ama nasil bir sey oldugunu asagi yukari biliyorum; Milkshake sut'le dondurmayi karistirarak hazirlanmis kivamli bir tur icecek. Cok kivamli oldugu icin iki tane kamis sokup iclmesi gerekiyor. Milkshake icerken Whitted bu kamislarin bir yuzeye carpip yansiyan isinlara benzedigini farkedince ayna yuzeyinden goze gelen isinin sadece tek bir dogrultudan gelmis olmasi gerektigini anlamis. Ondan sonrasini hayal edebiliyorum tabii. Hemen bir pecete bulmustur. Sonra da kasiyerden kalem istemistir. Kasiyer yuzune tuhaf tuhaf bakmistir ama yine de kalemi vermistir. Hemen bilgisayar basina kosup pecete uzerine yazili denklemlerle ilk isin izleme programini yazip goruntuyu olusturunca sevincinden laboratuarin icinde dans etmistir.
Turner Whitted'in karikaturu.

Whitted bulusunu yayinladiginda buyuk bir heyecan dogdu. Cunku ilk defa yansimalari, kirilmalari ve golgeleri hesaplamak icin bir algoritma bulunmustu. Ustelik bulunan algoritmanin programlanmasi da cok basitti. isin izleme yonteminden onceki algoritmalarin hem programlanmalari cok zordu, hem de bu algoritmalarla yansima, kirilma ve golge etkilerini elde etmek neredeyse imkansizdi. Aslinda Whitted'in buldugu Kristof Kolomb'un yumurtasi gibi bir seydi. Kimsenin o gune kadar goremedigi ama cok basit bir olayi farketmisti.

Isinlar bir isik kaynagindan cikinca uzayda yuzeylere carpa carpa dolasirlar. Bunlardan cok az bir kismi gozumuze gelir. Gozumuze gelen isinlarin isik kaynagini terkettikten sonra nasil hareket ettiklerini bilirsek gordugumuz goruntuyu hesapliyabiliriz. Ama bu hesabi yapmak dahi mumkun degildir. Mesela gazetenin yuzeyinden yansiyip gozunuze gelen isinlar gazetenin yuzeyine carpmadan herhangi bir yerden gelmis olabilirler. Sadece isin kaynagindan cikip gazete yuzeyinden yansiyan isinlarin etkisini hesaplamamiz mumkundur. Buraya kadar anllattiklarim aslinda Turner Whitted'den once Ray Casting adiyla biliniyordu. Gazete icin Isin Izleme metodunun yapabilecegi bir sey yoktur. Sadece isik kaynagindan direk olarak gelip gazete kagidindan yansiyan isini hesaba katabilir.

Cook, Porter ve Carpenter makalesinden meshur 1984 goruntusu.

Bir an icin gazeteye degil de aynaya baktiginizi varsayin. Liseden de hatirladiginiz gibi ayna yuzeyinden yansiyan isin ayna yuzeyine dik bir vektorle esit aci yaparak yansir. Yani aynadan yansiyan isin gozumuze gelen bir isin sadece belli bir dogrultudan ayna yuzeyine gelmistir. Bu dogrultuyu hesaplayabiliyabiliriz. Dogrultuyu hesaplayinca da geri gidip isigin nereden gelmis oldugunu bulabiliriz. Diyelim isik gazeteden yansiyip gelmis olsun. Boylece gazetenin aynadaki yansimasini hesap edebiliriz. Aslinda cevremizdeki esyalarin cogu ayna kadar olmasa dahi isigi ayna gibi yansitirlar. Eger basinizi oynattiginizda gordugunuz goruntu degisiyorsa o cisimler biraz ayna gibi davraniyorlar demektir. Elma yuzeyi, parlatilmis deri ya da bilgisayar ekranina bakin, hepsi birazcik ayna gibi davranir. Isin izleme yontemi sayesinde bu tur etkileri hesaplamak mumkun oldu.

Turner Whitted'in makalesindeki goruntulerde hesaplamasi kolay oldugu icin sadece kureler ve duzlemler vardi. Kisa zamanda baska cisimlerin de isin izleme metoduyla nasil goruntulenebilecegi uzerine makaleler basildi. Isin izleme metoduyla olusturulan goruntulerin kalitesini arttirmak icin makaleler cikti. Bunlarin icinde bence en onemlisi Cook, Porter ve Carpenter'in buldugu Dagitilmis Isin Izleme yontemidir. Meshur 1984 yilinda basilan bu makalenin en ilginc yanlarindan biri de goruntulerden birinde bilardo toplariyla 1984 yazdirilmasidir. Isin izleme yontemini hizlandirmak icin de pek cok makale yazildi. Sonucta Whitted'in makalesi bilgisayar grafiginde en cok referans verilen makale oldu.

Turner Whitted'in Isin Izleme disinda bilinen bir katkisi olmadi. Fakat bu makalesiyle Siggraphin en buyuk odullerinden birini aldi iki sene once. Turner Whitted bilgisayar grafigi alaninda hic bir zaman unutulmayacak. Basiniza elma dustugunde ya da milkshake ictiginizde hazir olursaniz neden siz de bir seyler bulmayasiniz?