▷ Kas yra rastravimas ir kuo jis skiriasi nuo spindulių sekimo

Netrukus pasirodys naujos „ Nvidia RTX“ vaizdo plokštės. Norėjome parašyti straipsnį apie rasterizaciją ir koks jos skirtumas su „Ray Tracing“. Ar pasiruošęs žinoti viską, ką reikia žinoti apie šią technologiją? Pradėkime!

Kas yra rastrizacijos ir spindulių sekimo skirtumai

Realiojo laiko kompiuterio grafika jau seniai naudoja techniką, vadinamą „rastravimu“, kad trimatis objektas būtų rodomas dvimatiame ekrane. Tai greita technika, o per pastaruosius kelerius metus rezultatai tapo labai geri, nors ji nėra tokia gera, kaip gali padaryti spindulių sekimas.

Taikant rastrinę techniką, ekrane matomi objektai yra sukuriami iš virtualių trikampių arba daugiakampių tinklelio, sukuriančio trijų matmenų objektų modelius. Šiame virtualiame tinkle kiekvieno trikampio, žinomo kaip viršūnės, kampai kerta kitų skirtingų dydžių ir formų trikampių viršūnes. Dėl šios priežasties su kiekviena viršūne susiejama daug informacijos, įskaitant jos vietą erdvėje, taip pat informacija apie spalvą, tekstūrą ir „normalią“, kuri naudojama nustatant, kaip objekto paviršius susiduria..

Tada kompiuteriai paverčia 3D modelių trikampius taškais arba taškais 2D ekrane. Kiekvienam pikseliui gali būti priskirta pradinė spalvų vertė iš duomenų, saugomų trikampio viršūnėse. Papildomas pikselių apdorojimas arba „šešėliavimas“, apimantis pikselių spalvos pakeitimą atsižvelgiant į tai, kaip scenos šviesa pataiko į pikselį, ir taškas, pritaikytas vienai ar kelioms faktūroms, sujungti, kad būtų sukurta galutinė spalva, taikoma vienas pikselis.

Apibendriname geriausius aparatūros vadovus, kurie turėtų jus sudominti:

• Geriausi procesoriai rinkoje Geriausios pagrindinės plokštės rinkoje Geriausia RAM atmintis rinkoje Geriausios vaizdo plokštės rinkoje Geriausi SSD diskai rinkoje

Tai yra intensyviai skaičiuojama, nes scenoje gali būti milijonai daugiakampių, naudojamų visiems objektų modeliams, ir maždaug 8 milijonai taškų 4K ekrane. Prie viso to turime pridurti, kad kiekvienas vaizdas, rodomas ekrane, paprastai atnaujinamas nuo 30 iki 90 kartų per sekundę. Taip pat atminties buferiai, laikina vieta, skirta pagreitinti reikalus, yra naudojami kadrams iš anksto perteikti, prieš juos rodant ekrane.

Gylis arba „z-buferis“ taip pat naudojamas taškų gylio informacijai saugoti, siekiant užtikrinti, kad priekiniai objektai būtų rodomi xy taško ekrano vietoje, o objektai, esantys už labiausiai priekinio objekto, liktų paslėpti. Dėl šios priežasties modernūs ir grafiškai turtingi kompiuteriniai žaidimai pasikliauja galingais GPU, kurie kiekvieną sekundę gali atlikti daugybę milijonų skaičiavimų.

„Ray Tracing“ veikia visiškai kitaip. Realiame pasaulyje 3D matomi objektai yra apšviesti šviesos šaltiniais, o fotonai, sudarantys šviesą, gali atšokti nuo vieno objekto prie kito, prieš pasiekdami žiūrovo akis. Be to, kai kurie objektai gali blokuoti šviesą, sukurdami šešėliai, arba šviesa gali atsispindėti nuo vieno objekto prie kito, kaip kai matome vieno objekto vaizdus atsispindinčius kito objekto paviršiuje. Mes taip pat turime refrakcijas, dėl kurių keičiasi šviesos greitis ir kryptis, kai ji praeina pro skaidrius ar pusiau skaidrius objektus, tokius kaip stiklas ar vanduo.

„Ray Tracing“ atkuria šiuos efektus, tai yra technika, kurią pirmą kartą aprašė Arthur Appel iš IBM, 1969 m. Ši technika nustato šviesos kelią, einantį per kiekvieną 2D vaizdo paviršiaus tašką ir paverčiantį 3D scenos modeliu. Kitas svarbus lūžis įvyko po dešimtmečio , 1979 m. Paskelbtame dokumente pavadinimu „Patobulintas tamsintų ekranų apšvietimo modelis“. Turner Whitted, kuris dabar yra „ Nvidia Research“ narys , parodė, kaip fiksuoti atspindį, šešėlį ir refrakciją su Spindulių sekimas.

Taikant „Whitted“ techniką, kai žaibas trenkia į objektą scenoje, spalvos ir apšvietimo informacija smūgio į objekto vietą taške padidina taškų spalvą ir apšvietimą. Jei pluoštas atšokęs ar perkelia skirtingų objektų paviršius prieš pasiekdamas šviesos šaltinį, visų šių objektų spalva ir apšvietimo informacija gali prisidėti prie galutinės pikselio spalvos.

REKOMENDUOJAME JUMS Kaip įdiegti „Ubuntu Tweak“ Ubuntu 16.04

Kita 1980 m. Dokumentų pora padėjo likusius intelektinius pagrindus kompiuterinės grafikos revoliucijai, kuri panaikino filmų kūrimo būdą. 1984 m. Robertas Cookas, Thomasas Porteris ir Lorenas Carpenteris iš „Lucasfilm“ išsamiai aprašė, kaip „Ray Tracing“ gali apimti keletą įprastų kinematografijos metodų, tokių kaip judesio suliejimas, lauko gylis, pusinės šviesos, skaidrumas ir neryškūs atspindžiai, kurie iki tol buvo tik juos būtų galima sukurti su fotoaparatais. Po dvejų metų „CalTech“ profesoriaus Jimo Kajiya darbas „Pateikimo lygtis“ baigė kompiuterinės grafikos generavimo fizikai žemėlapio sudarymo darbą, kad būtų geriau atspindėtas šviesos sklaidos būdas. scenoje.

Derinant visus šiuos tyrimus su šiuolaikiniais GPU, gaunami kompiuterio sukurti vaizdai, kuriuose užfiksuoti šešėliai, atspindžiai ir refrakcijos būdai, kurie negali būti atskirti nuo realaus pasaulio nuotraukų ar vaizdo įrašų. Dėl šio realizmo „Ray Tracing“ atėjo užkariauti šiuolaikinio kino. Šis vaizdas, kurį sukūrė „Enrico Cerica“, naudodamas „OctaneRender“, rodo stiklo smūgių į lempą iškraipymus, difuzinį apšvietimą lange ir lango matinį stiklą ant grindų, atspindintį rėmelio atvaizdą.

„Ray Tracking“ yra labai reikalinga technika, todėl filmų kūrėjai, norėdami sukurti savo scenas procese, kuris gali užtrukti dienas ar net savaites, kad sukurtų sudėtingus specialiuosius efektus, turi daug serverių ar fermų. Be abejo, daugelis veiksnių lemia bendrą grafikos ir spinduliuotės sekimo kokybę. Tiesą sakant, kadangi spinduliuotės sekimas yra toks intensyvus skaičiavimo tikslais, jis dažnai naudojamas vaizduoti toms scenos sritims ar objektams, kurie labiausiai pasižymi technikos vaizdo kokybe ir tikroviškumu, o likusi scena jis apdorojamas naudojant rastrizaciją.

Ką jūs galvojote apie mūsų straipsnį apie rastrizaciją? Ar tau buvo įdomu? Laukiame jūsų komentarų!