▷ Ce este rasterizarea și care este diferența ei cu urmărirea razelor

După eliberarea iminentă a noilor plăci grafice Nvidia RTX. Am vrut să scriem un articol despre ce este rasterizarea și care este diferența ei cu Ray Tracing. Sunteți gata să știți tot ce trebuie să știți despre această tehnologie? Să începem!

Ce este diferența de rasterizare și de urmărire a razelor

Grafica PC-ului în timp real a folosit de mult o tehnică numită „rasterizare” pentru a afișa obiecte tridimensionale pe un ecran bidimensional. Este o tehnică rapidă, iar rezultatele au devenit foarte bune în ultimii ani, deși nu este la fel de bun cum poate face urmărirea cu raze.

Prin tehnica raster, obiectele pe care le vedeți pe ecran sunt create dintr-o rețea de triunghiuri virtuale sau poligoane, care creează modele tridimensionale de obiecte. În această plasă virtuală, colțurile fiecărui triunghi, cunoscute sub numele de vârfuri, intersectează vertexurile altor triunghiuri de diferite dimensiuni și forme. Din această cauză, o mulțime de informații sunt asociate cu fiecare vertex, inclusiv poziția sa în spațiu, precum și informații despre culoare, textură și „normal”, care sunt folosite pentru a determina cum se confruntă suprafața unui obiect..

Calculatoarele apoi transformă triunghiurile modelelor 3D în pixeli sau puncte de pe un ecran 2D. Fiecărui pixel i se poate atribui o valoare de culoare inițială din datele stocate la vârfurile triunghiului. Prelucrarea suplimentară a pixelilor sau „umbrire”, care include schimbarea culorii pixelilor pe baza modului în care luminile din scenă lovesc pixelul și aplicarea uneia sau a mai multor texturi pe pixel, se combină pentru a genera culoarea finală aplicată la un pixel.

Rezumăm cele mai bune ghiduri hardware care ar trebui să vă intereseze:

• Cele mai bune procesoare de pe piață Cele mai bune plăci de bază de pe piață Cele mai bune memorii RAM pe piață Cele mai bune carduri grafice de pe piață Cele mai bune SSD-uri de pe piață

Acest lucru este intens calculat, deoarece pot exista milioane de poligoane utilizate pentru toate modelele de obiecte dintr-o scenă și aproximativ 8 milioane de pixeli pe un ecran 4K. La toate acestea, trebuie să adăugăm că fiecare imagine care este afișată pe un ecran actualizează de obicei 30 până la 90 de ori pe secundă. De asemenea, bufferele de memorie, spațiul temporar alocat pentru a accelera lucrurile, sunt utilizate pentru a reda cadre în avans înainte de a fi afișate pe ecran.

O adâncime sau „z-buffer” este de asemenea folosită pentru a stoca informația de adâncime a pixelilor pentru a vă asigura că obiectele frontale din locația xy a ecranului unui pixel sunt afișate, iar obiectele din spatele obiectului din față rămân ascunse. Acesta este motivul pentru care jocurile pe calculator moderne și bogate pe calculator se bazează pe GPU-uri puternice, care sunt capabile de multe milioane de calcule în fiecare secundă.

Ray Tracing funcționează într-un mod total diferit. În lumea reală, obiectele 3D pe care le vedem sunt iluminate de surse de lumină, iar fotonii care alcătuiesc lumina pot sări de la un obiect la altul înainte de a ajunge la ochii privitorului. De asemenea, lumina poate fi blocată de unele obiecte, creând umbre sau lumina poate fi reflectată de la un obiect la altul, ca atunci când vedem imaginile unui obiect reflectate pe suprafața altuia. De asemenea, avem refracții, care provoacă o schimbare a vitezei și direcției luminii pe măsură ce trece prin obiecte transparente sau semi-transparente, cum ar fi sticla sau apa.

Ray Tracing reproduce aceste efecte, este o tehnică care a fost descrisă pentru prima dată de Arthur Appel de la IBM, în 1969. Această tehnică urmărește calea luminii care trece prin fiecare pixel pe o suprafață de vizualizare 2D și o transformă într-un model 3D al scenei. Următoarea descoperire majoră a apărut un deceniu mai târziu, într-o lucrare din 1979, intitulată „Un model de iluminare îmbunătățit pentru ecrane umbrite”, Turner Whitted, acum membru al Nvidia Research, a arătat cum să surprindă reflecția, umbra și refracția cu ajutorul Trasarea razelor.

Cu tehnica Whited, când fulgerul lovește un obiect în scenă, informațiile privind culoarea și iluminarea la punctul de impact asupra suprafeței obiectului contribuie la culoarea pixelilor și la nivelul iluminării. Dacă fasciculul sări sau se deplasează pe suprafețele diferitelor obiecte înainte de a ajunge la sursa de lumină, informațiile despre culoare și iluminare de la toate acele obiecte pot contribui la culoarea finală a pixelului.

VĂ RECOMANDĂM cum să instalați Ubuntu Tweak în Ubuntu 16.04

O altă pereche de documente din anii 80 au pus restul fundamentului intelectual pentru revoluția graficii computerizate, care a răsturnat modul în care sunt realizate filmele. În 1984, Robert Cook, Thomas Porter și Loren Carpenter de la Lucasfilm au detaliat modul în care Ray Tracing ar putea încorpora diverse tehnici cinematografice comune, cum ar fi încețoșarea mișcării, profunzimea de câmp, semilumină, transluciditatea și reflecțiile încețoșate care, până atunci, numai puteau fi create cu camere de luat vederi. Doi ani mai târziu, activitatea profesorului CalTech, Jim Kajiya, „The Rendering Equation”, a finalizat lucrarea de cartografiere a modului în care graficele computerizate au fost generate fizicii pentru a reprezenta mai bine modul de împrăștiere a luminii. într-o scenă.

Combinând toată această cercetare cu GPU-uri moderne, rezultatele sunt imagini generate de computer care surprind umbre, reflecții și refracții în moduri care pot fi indistinguibile de fotografiile sau videoclipurile din lumea reală. Acest realism este motivul pentru care Ray Tracing a ajuns să cucerească cinematografia modernă. Următoarea imagine generată de Enrico Cerica folosind OctaneRender, arată o distorsiune a loviturilor de sticlă din lampă, iluminarea difuză în fereastră și sticla înghețată în felinarul de pe podea reflectată în imaginea cadrului.

Ray Tracing este o tehnică extrem de solicitantă de energie, motiv pentru care producătorii de filmare se bazează pe un număr mare de servere sau ferme pentru a-și crea scenele într-un proces care poate dura zile, chiar săptămâni, pentru a genera efecte speciale complexe. Fără îndoială, mulți factori contribuie la calitatea generală a graficelor și performanțelor de urmărire prin raze. De fapt, deoarece urmărirea razei este atât de intensă din punct de vedere calculal, este adesea folosită pentru a reprezenta acele zone sau obiecte dintr-o scenă care beneficiază cel mai mult de calitatea vizuală și realismul tehnicii, în timp ce restul scenei este procesat folosind rasterizarea.

Ce te-ai gândit la articolul nostru despre ce este rasterizarea? Vi s-a părut interesant? Așteptăm cu nerăbdare comentariile voastre!