уроци

▷ Какво е растеризация и каква е разликата от проследяването на лъчите

Съдържание:

Anonim

След предстоящото издаване на новите графични карти Nvidia RTX. Искахме да напишем статия за това какво е растризация и каква е разликата с Ray Tracing. Готови ли сте да знаете всичко, което трябва да знаете за тази технология? Да започнем!

Какво представлява растернизацията и разликите в проследяването на Рей

PC графиката в реално време отдавна използва техника, наречена "растеризация" за показване на триизмерни обекти на двуизмерен екран. Това е бърза техника и резултатите са станали много добри през последните няколко години, въпреки че не е толкова добра, колкото може да направи проследяване на лъчите.

С растерната техника обектите, които виждате на екрана, се създават от мрежа от виртуални триъгълници или многоъгълници, които създават триизмерни модели на обекти. В тази виртуална мрежа ъглите на всеки триъгълник, известни като върхове, се пресичат върховете на други триъгълници с различни размери и форми. Поради това с всяка върха се свързва много информация, включително нейната позиция в пространството, както и информация за цвят, текстура и нейното „нормално“, която се използва за определяне как лицевата повърхност на обекта.,

След това компютрите преобразуват триъгълниците на 3D моделите в пиксели или точки на 2D екран. На всеки пиксел може да бъде присвоена начална стойност на цвета от данните, съхранявани във върховете на триъгълника. Допълнителна обработка на пиксели или "засенчване", която включва промяна на цвета на пиксела въз основа на това как светлините в сцената удрят пиксела и прилагат една или повече текстури към пиксела, се комбинират, за да генерират крайния цвят, приложен към един пиксел.

Обобщаваме най-добрите хардуерни ръководства, които би трябвало да ви интересуват:

  • Най-добрите процесори на пазара Най-добрите дънни платки на пазара Най-добра RAM памет на пазара Най-добрите графични карти на пазара Най-добрите SSD устройства на пазара

Това е изчислително интензивна задача, тъй като може да има милиони полигони, използвани за всички модели на обекти в дадена сцена, и приблизително 8 милиона пиксела на 4K екран. Към всичко това трябва да добавим, че всяко изображение, което се показва на екран, обикновено се актуализира 30 до 90 пъти в секунда. Също така буферите на паметта, временното пространство, отделено за ускоряване на нещата, се използват за изобразяване на кадрите предварително, преди те да бъдат показани на екрана.

За запаметяване на информация за дълбочината на пиксела се използва също дълбочина или „z-буфер“, за да се гарантира, че предните обекти на мястото xy на екрана на пиксела се показват и обектите зад най-предния обект остават скрити. Това е причината съвременните и графично богати компютърни игри да разчитат на мощни графични процесори, които са способни на много милиони изчисления всяка секунда.

Ray Tracing работи по съвсем различен начин. В реалния свят 3D обектите, които виждаме, се осветяват от източници на светлина и фотоните, които изграждат светлината, могат да отскачат от един обект на друг, преди да достигнат очите на зрителя. Също така светлината може да бъде блокирана от някои обекти, създавайки сенки или светлината може да се отразява от един обект на друг, както когато виждаме изображенията на един обект, отразени на повърхността на друг. Имаме и пречупвания, които причиняват промяна в скоростта и посоката на светлината, докато тя преминава през прозрачни или полупрозрачни предмети, като например стъкло или вода.

Рей Трейсинг възпроизвежда тези ефекти, това е техника, която е описана за първи път от Артур Апел от IBM, през 1969г. Тази техника проследява пътя на светлината, който преминава през всеки пиксел на 2D зрителна повърхност и го превръща в 3D модел на сцената. Следващият голям пробив дойде десетилетие по-късно в хартия от 1979 г., озаглавена „Подобрен модел на осветление за засенчени екрани“, Търнър Уитд, сега член на Nvidia Research, показа как да улови отражение, сянка и пречупване с Ray Tracing.

С техниката Whitted, когато светкавицата удари обект в сцената, информацията за цвета и осветеността в точката на удара върху повърхността на обекта допринася за цвета на пиксела и нивото на осветеност. Ако лъчът отскача или пътува по повърхностите на различни обекти, преди да достигне източника на светлина, информацията за цвета и осветлението от всички тези обекти може да допринесе за окончателния цвят на пиксела.

ПРЕПОРЪЧВАМЕ ВИ Как да инсталирате Ubuntu Tweak в Ubuntu 16.04

Друга двойка документи през 80-те години постави останалата част от интелектуалната основа за революцията в компютърната графика, която преобърна начина, по който се правят филми. През 1984 г. Робърт Кук, Томас Портър и Лорен Карпентър от Lucasfilm подробно описват как Рей Трейсинг може да включи различни общи кинематографски техники като замъгляване на движението, дълбочина на полето, полусветлина, полупрозрачност и замъглени отражения, които дотогава са само те биха могли да бъдат създадени с камери. Две години по-късно работата на професора на CalTech Джим Каджия, „Уравнението на изобразяване“, завърши работата по картографиране на начина, по който компютърната графика се генерира към физиката, за да представи по-добре начина, по който светлината се разсейва. в сцена.

Комбинирайки цялото това изследване със съвременните графични процесори, резултатите са генерирани от компютър изображения, които улавят сенки, отражения и пречупвания по начини, които могат да бъдат неразличими от реални снимки или видеоклипове. Този реализъм е причина Рей Трейсинг да завладее съвременното кино. Следното изображение, генерирано от Enrico Cerica с помощта на OctaneRender, показва изкривяване на стъклата в лампата, дифузно осветление в прозореца и матирано стъкло в фенера на пода, отразено в изображението на рамката.

Ray Tracing е изключително енергоемка техника, поради което създателите на филми разчитат на голям брой сървъри или ферми, за да създадат своите сцени в процес, който може да отнеме дни, дори седмици, за да генерира сложни специални ефекти. Безспорно много фактори допринасят за цялостното качество на графиката и ефективността на проследяване на лъчите. Всъщност, тъй като проследяването на лъчите е толкова изчислено интензивно, често се използва за представяне на онези области или обекти в дадена сцена, които се възползват максимално от визуалното качество и реализъм на техниката, докато останалата част от сцената обработва се с помощта на растеризация.

Какво мислите в нашата статия за това какво е растризация? Интересно ли ви беше? Очакваме вашите коментари!

уроци

Избор на редакторите

Back to top button