✅ Алгоритм трассировки лучей - Различные типы и использование алгоритма трассировки лучей

Введение в алгоритм трассировки лучей

Введение в алгоритм трассировки лучей

Лучевой алгоритм трассировки является наиболее успешной техникой синтеза изображений. Этот метод обладает большой способностью виртуализировать реалистичную степень реалистичности, которая больше, чем у других методов рендеринга отсканированных линий. Однако это связано с большими вычислительными затратами. Компьютерная графика стала самым предварительным требованием в современном цифровом мире. Компьютерная графика появляется, когда нам нужно создать виртуальное изображение, которое выглядит очень реальным и фактически неотличимым от обычной фотографии. Есть много способов достичь этого. Ray Tracing - одна из таких техник рендеринга. Это используется для генерации изображения путем отслеживания пути света в виде пикселей в плоскости изображения и имитации его эффектов при столкновении с виртуальными объектами.

Краткая история

Когда был изобретен алгоритм трассировки лучей, считалось, что это лучший метод для синтеза изображений. Однако, поскольку компьютеры были очень медленными в течение 1960-х годов, и эта техника была исключена, поскольку медленные компьютеры не могли идти в ногу с этой очень продвинутой техникой. Но поскольку компьютерные скорости с тех пор экспоненциально улучшались, постепенно это возобновило свою популярность и стало одним из лучших методов.

Когда / Где это используется?

Алгоритм трассировки лучей используется, когда затраты на реализацию не являются проблемой, а время рендеринга допустимо. Это связано с тем, что алгоритм трассировки лучей требует больших затрат, а время отрисовки изображения относительно велико.

Следовательно, этот алгоритм может быть реализован в кино / телевизионных визуальных эффектах, поскольку они нуждаются в видео высокой четкости и лучшем качестве видео.

Типы алгоритма трассировки лучей:

Чтобы сделать трассировку лучей более эффективной, существуют разные методы. Давайте посмотрим на эти алгоритмы.

1. Алгоритм прямой трассировки лучей

В этом методе программа запускает лучи света, которые следуют от источника к объекту. Прямая трассировка лучей способна определить цвет каждого объекта, однако этот метод неэффективен. Это связано с тем, что многие лучи от источника света никогда не проходят через плоскость обзора и в глаз.

Кроме того, отслеживание каждого светового луча от источника к объекту является пустой тратой, поскольку не все лучи способствуют визуализации изображений. Это причина, почему гонка вперед также известна как трассировка световых лучей или фотонов.

2. Обратный алгоритм трассировки лучей

Этот метод используется для преодоления неэффективности метода трассировки луча. В этом методе луч глаза создается около глаза, который проходит через плоскость обзора и в пространство. Первый объект, который попадает в глазной луч, - это объект, который виден с этой точки зрения. Как только луч света отражается, трассировщик лучей вычисляет точную окраску и затенение этой точки в плоскости обзора. Теперь это отображается в точном соответствующем пикселе на экране компьютера. Следовательно, обратное отслеживание лучей также называется отслеживанием глаз.

Самый большой минус обратной трассировки соответствует тому факту, что он принимает только световые лучи, проходящие через плоскость обзора и в глаз, который попадает в конечное изображение. Это не может быть правдой во всех случаях. Скажем, например, что объект удерживается на столе, и если свет исходит непосредственно от вышеупомянутого, и если объект, скажем, объектив получает свет в фокусе, где концентрация может быть больше. В этом случае обратное отслеживание потерпит неудачу, поскольку у него не будет представления о прямых лучах, которые могут возникнуть при изгибе света в фокусных точках. Следовательно, обратное отслеживание может строго использоваться, только когда есть ровный участок света, который проходит через объект.

3. Гибридный алгоритм трассировки лучей:

Гибридная трассировка лучей представляет собой сочетание обеих вышеупомянутых методик трассировки лучей, и было обнаружено, что они компенсируют недостатки методов прямой и обратной трассировки лучей.

Как это устроено:

До определенного уровня применяется прямое отслеживание, и для записи этих данных используются алгоритмы, а затем обратное отслеживание применяется к этим данным. Окончательная окраска полной картины рассчитывается на основе записей прямой и обратной трассировки.

Алгоритм трассировки лучей стал довольно популярным благодаря своей функции реалистичной стимуляции освещения. Это довольно эффективно по сравнению с другими методами рендеринга, такими как отсканированное сканирование лучей. Эффекты отражения и тени - довольно простые результаты использования алгоритма трассировки лучей. Однако самым большим недостатком является его производительность, но он все еще имеет преимущество перед другими методами рендеринга, такими как scanline.

Алгоритм трассировки лучей - Различные типы и использование алгоритма трассировки лучей