▷ Що таке растерізація та яка її відмінність від трасування променів

Після невдовзі випуску нової відеокарти Nvidia RTX. Ми хотіли написати статтю про те, що таке растерізація і в чому її відмінність від Ray Tracing. Готові знати все, що потрібно знати про цю технологію? Почнемо!

Що таке розбіжність і відмінності відслідковування променів

Графіка ПК у режимі реального часу давно використовує техніку під назвою "растерізація" для відображення тривимірних об'єктів на двовимірному екрані. Це швидка методика, і результати стали дуже хорошими за останні кілька років, хоча це не так добре, як це може зробити трасування променів.

За допомогою растрової техніки об’єкти, які ви бачите на екрані, створюються з сітки віртуальних трикутників або багатокутників, що створюють тривимірні моделі об’єктів. У цій віртуальній сітці кути кожного трикутника, відомі як вершини, перетинаються вершинами інших трикутників різної величини та форми. Через це з кожною вершиною пов’язано багато інформації, включаючи її положення в просторі, а також інформацію про колір, текстуру та її "нормальність", яка використовується для визначення того, як стикається поверхня об'єкта..

Потім комп'ютери перетворюють трикутники 3D-моделей у пікселі або точки на 2D-екрані. Кожному пікселю може бути призначене початкове значення кольору з даних, що зберігаються у вершинах трикутника. Додаткова обробка пікселів або "затінення", що включає зміну кольору пікселя залежно від того, як світло в сцені потрапляє на піксель, і нанесення однієї або декількох текстур на піксель, поєднуються для отримання остаточного кольору, застосованого до один піксель

Ми підсумовуємо найкращі посібники з обладнання, які повинні вас зацікавити:

• Кращі процесори на ринку Найкращі материнські плати на ринку Найкраща оперативна пам'ять на ринку Найкращі відеокарти на ринку Найкращі SSD диски на ринку

Це обчислювально обчислювально, оскільки може бути мільйонів полігонів, які використовуються для всіх моделей об'єктів у сцені, і приблизно 8 мільйонів пікселів на екрані 4K. До всього цього потрібно додати, що кожне зображення, яке відображається на екрані, зазвичай оновлюється від 30 до 90 разів за секунду. Також буфери пам’яті, тимчасовий простір, відведений для прискорення роботи, використовуються для візуалізації кадрів заздалегідь до їх відображення на екрані.

Глибина або "z-буфер" також використовується для зберігання інформації про глибину пікселів, щоб забезпечити відображення передніх об'єктів у місці розташування xy екрана пікселя, а об'єкти за самим переднім об'єктом залишаються прихованими. Це причина, чому сучасні та графічно багаті комп'ютерні ігри покладаються на потужні графічні процесори, які здатні проводити багато мільйонів обчислень щосекунди.

Ray Tracing працює абсолютно по-іншому. У реальному світі 3D-об’єкти, які ми бачимо, освітлюються джерелами світла, і фотони, що складають світло, можуть відскакувати від одного об’єкта до іншого, перш ніж потрапляти в очі глядача. Також світло може блокуватися деякими об’єктами, створюючи тіні, або світло може відбиватися від одного об’єкта до іншого, як коли ми бачимо зображення одного об’єкта, відображені на поверхні іншого. У нас також є заломлення, які спричиняють зміну швидкості та напрямку світла, коли він проходить через прозорі або напівпрозорі предмети, наприклад, скло або воду.

Рей Трейсінг відтворює ці ефекти, це техніка, яку вперше описав Артур Апель з IBM, у 1969 році. Ця методика простежує шлях світла, який проходить через кожен піксель на 2D-оглядовій поверхні і перетворює його в 3D-модель сцени. Наступний великий прорив стався через десятиліття у документі 1979 року під назвою "Удосконалена модель освітлення для затінених екранів", Тернер Уітт, зараз учасник дослідження Nvidia, показав, як зафіксувати відображення, тінь та заломлення Рей Трейсінг.

Завдяки техніці Whitted, коли блискавка вражає предмет в сцені, інформація про колір і освітлення в точці удару про поверхню об'єкта сприяє кольорові пікселів і рівню освітленості. Якщо промінь відскакує або пересувається по поверхнях різних об'єктів до досягнення джерела світла, інформація про колір та освітлення від усіх цих об'єктів може сприяти остаточному кольорові пікселя.

РЕКОМЕНДУЄМО ВАМ Як встановити Ubuntu Tweak в Ubuntu 16.04

Інша пара документів у 1980-х роках заклала решту інтелектуальної основи революції комп'ютерної графіки, яка перевернула спосіб створення фільмів. У 1984 р. Роберт Кук, Томас Портер та Лорен Карпентер з Lucasfilm детально розповіли, як Рей Трейсінг міг включати різні поширені кінематографічні прийоми, такі як розмиття руху, глибина різкості, напівсвітло, напівпрозорість та розмиті відбиття, які до цього часу були лише їх можна було створити за допомогою камер. Через два роки робота професора CalTech Джима Каджія "Рівняння візуалізації" завершила роботу з відображенням способу формування комп'ютерної графіки для фізики, щоб краще представити спосіб розсіювання світла. в сцені.

Поєднуючи все це дослідження із сучасними графічними процесорами, результати - це комп'ютерні зображення, які фіксують тіні, відбиття та заломлення способами, які не можна відрізняти від реальних фотографій чи відеозаписів. Саме реалізм, тому Рей Трейсінг прийшов підкорити сучасне кіно. Наведене нижче зображення, сформоване Enrico Cerica за допомогою OctaneRender, показує спотворення скляних ударів у лампі, розсіяне освітлення у вікні та матове скло у ліхтарі на підлозі, відображене на зображенні кадру.

Ray Tracing - надзвичайно вимоглива до енергетики техніка, саме тому режисери покладаються на велику кількість серверів або ферм, щоб створити свої сцени в процесі, який може зайняти дні, навіть тижні, щоб створити складні спецефекти. Безперечно, багато факторів сприяють загальній якості роботи графіки та ефективності відстеження променів. Насправді, оскільки трасування променів є настільки обчислювально обчислювальним, його часто використовують для представлення тих областей чи об'єктів на сцені, які отримують найбільше користь від візуальної якості та реалістичності техніки, а решта сцени вона обробляється за допомогою растерізації.

Що ви думали з нашої статті про те, що таке растерізація? Вам це було цікаво? Чекаємо ваших коментарів!