✅ Алгоритм трасування променів - Різні типи та використання алгоритму трасування променів

Вступ до алгоритму відстеження Рея

Вступ до алгоритму відстеження Рея

Алгоритм трасування променів - це найуспішніша методика синтезу зображень. Ця методика має велику здатність виробляти найбільшу ступінь реалістичності, практично більше, ніж у інших методів візуалізації. Однак це пов'язано з більшими обчислювальними витратами. Комп'ютерна графіка стала найбільш попередньою вимогою в сучасному цифровому світі. Комп'ютерна графіка вступає в малюнок, коли нам потрібно створити зображення, яке практично виглядає реально і насправді не відрізняється від звичайної фотографії. Є багато способів досягти цього. Ray Tracing - одна з таких методик візуалізації. Це використовується для генерування зображення шляхом відстеження шляху світла у вигляді пікселів у площині зображення та моделювання його ефектів при зіткненні з віртуальними об’єктами.

Коротка історія

Коли був винайдений алгоритм трасування Рея, вважалося, що це найкраща техніка синтезу зображень. Однак, оскільки комп’ютери були дуже повільними протягом 1960-х років, і ця техніка була опущена, оскільки повільні комп’ютери не могли наскорити цю високодосконалу методику. Але оскільки комп'ютерні швидкості з тих пір експоненціально імпровізували, повільно знову це відновило свою популярність і стало одним з найкращих методів.

Коли / де він використовується?

Алгоритм трасування променів застосовується тоді, коли витрати на реалізацію не є проблемою, і час перегляду не допускається. Це пояснюється тим, що алгоритм відстеження променів потребує великих витрат, а також часу для надання зображення порівняно дуже великий.

Отже, цей алгоритм може бути реалізований у відео- та телевізійних візуальних ефектах, оскільки вони потребують відео високої чіткості та найкращої якості.

Типи алгоритму трасування променів:

Щоб зробити відстеження променів більш ефективним, вводяться різні методи. Давайте розглянемо ці алгоритми.

1. Алгоритм відстеження прямого променя

У цій техніці програма запускає промені світла, які йдуть від джерела до об’єкта. Трасування прямих променів здатне визначати колір кожного об'єкта, однак ця методика є неефективною. Це пов'язано з тим, що багато променів від джерела світла ніколи не потрапляють через оглядову площину і не потрапляють в очі.

Крім того, відстежувати кожен промінь світла від джерела до об'єкта - це просто марно, оскільки не всі промені сприяють візуалізації зображень. Це причина, чому перегони вперед також відомі як простеження світла променями або відстеження фотонів.

2. Алгоритм відстеження променя променів

Цей метод використовується для подолання неефективності методу відстеження променів. У цьому методі очний промінь створюється біля ока, який проходить через оглядову площину і в космос. Перший об'єкт, на який потрапляє очний промінь, - це об'єкт, який видно з тієї точки зору. Після того, як світловий промінь відбивається навколо, відслідковуючий промінь фіксує точне забарвлення і затінення цієї точки в площині виду. Тепер це відображається у відповідному пікселі на екрані комп'ютера. Звідси трасування променевих променів також називається відстеженням очей.

Найбільший мінус відсталого відстеження відповідає тому, що він приймає лише світлові промені, що проходять через оглядову площину і потрапляють в око, яке потрапляє на остаточне зображення. Це може бути неправдою у всіх випадках. Скажімо, наприклад, об’єкт тримається на столі, і якщо світло надходить безпосередньо від вищезгаданого, а якщо об'єкт, скажімо, лінза отримує світло у вогнищі, де концентрація може бути більше. У цьому випадку відстеження відставання буде невдалим, оскільки не матиме уявлення про прямі промені, які можуть виникнути через вигин світла у вогнищах. Отже, відстеження назад можна суворо використовувати лише тоді, коли через об'єкт є рівний промінь світла.

3. Гібридний алгоритм трасування променів:

Гібридне трасування променів - це сукупність обох вищезазначених методів відстеження променів, і це було виявлено, щоб компенсувати недоліки методів відстеження прямих та зворотних променів.

Як це працює:

До певного рівня застосовується трасування вперед та використовуються алгоритми для запису цих даних, а потім до цих даних застосовується зворотне трасування. Остаточне забарвлення всієї картини розраховується на основі записів слідів вперед та назад.

Алгоритм трасування променів став досить популярним завдяки особливості реалістичного стимулювання освітлення. Це досить ефективно в порівнянні з іншими методами візуалізації, такими як сканінг-проміння. Відображення та тіньові ефекти є досить простими результатами використання алгоритму відстеження променів. Найбільшим недоліком, однак, є його продуктивність, але він все ще є досить вигідним порівняно з іншими методами візуалізації, такими як сканування.

Алгоритм трасування променів - Різні типи та використання алгоритму трасування променів