▷ Mikä on rasterointi ja mikä on sen ero säteen jäljittämiseen

Uusien Nvidia RTX- näytönohjainten välittömän julkaisun jälkeen. Halusimme kirjoittaa artikkelin siitä, mitä rasterointi on ja mikä on sen ero Ray Tracing -sovelluksen kanssa. Oletko valmis tietämään kaiken, mitä sinun on tiedettävä tästä tekniikasta? Aloitetaan!

Mikä on rasteroinnin ja säteen jäljityksen erot?

Reaaliaikainen PC-grafiikka on jo kauan käyttänyt tekniikkaa, jota kutsutaan "rasterointi", kolmiulotteisten esineiden näyttämiseen kaksiulotteisella näytöllä. Se on nopea tekniikka, ja tuloksista on tullut erittäin hyviä viime vuosina, vaikka se ei ole niin hyvä kuin säteen jäljitys voi tehdä.

Rasteritekniikan avulla näytöllä näkemäsi objektit luodaan virtuaalisten kolmioiden tai monikulmioiden verkosta, jotka luovat kolmiulotteisia malleja esineistä. Tässä virtuaaliverkossa kunkin kolmion kulmat, joita kutsutaan kärkipisteiksi, leikkaavat muiden erikokoisten ja -muotoisten kolmioiden kärkiä. Tämän vuoksi jokaiseen kärkipisteeseen liittyy paljon tietoa, mukaan lukien sen sijainti avaruudessa, samoin kuin tiedot väri, rakenne ja sen "normaali", jota käytetään määrittämään, kuinka objektin pinta kohtaa..

Sitten tietokoneet muuntavat 3D-mallien kolmion pikseliksi tai pisteeksi 2D-näytöllä. Jokaiselle pikselille voidaan antaa alkuväriarvo kolmiossa sijaitseville tiedoille. Lisäpikselinkäsittely tai ”varjostus”, joka sisältää pikselin värin muuttamisen sen perusteella, miten kohtauksen valot osuvat pikseliin, ja yhden tai useamman tekstuurin lisääminen pikseliin, yhdistyvät, jotta saadaan aikaan lopullinen väri yksi pikseli.

Yhteenveto parhaista laitteisto-oppaista, joiden pitäisi kiinnostaa sinua:

• Parhaat prosessorit markkinoilla Parhaat emolevyt markkinoilla Paras RAM-muisti markkinoilla Paras näytönohjain markkinoilla Parhaat SSD-levyt

Tämä on laskennallisesti intensiivistä, koska kaikissa kohtausmalleissa voidaan käyttää miljoonia monikulmioita ja 4K-näytössä noin 8 miljoonaa pikseliä. Kaikkeen tähän meidän on lisättävä, että jokainen ruudulla näkyvä kuva päivittyy yleensä 30 - 90 kertaa sekunnissa. Myös muistipuskurit, väliaikainen tila, joka on varattu asioiden nopeuttamiseksi, käytetään kehyksien esittämiseen etukäteen, ennen kuin ne näkyvät näytöllä.

Syvyyttä tai ”z-puskuria” käytetään myös pikselin syvyyden tietojen tallentamiseen sen varmistamiseksi, että pikselin näytön xy-kohdalla olevat etuna olevat esineet näkyvät ja etummaisimman esineen takana olevat esineet pysyvät piilossa. Tästä syystä modernit ja graafisesti rikkaat tietokonepelit luottavat voimakkaisiin GPU: iin, jotka pystyvät suorittamaan miljoonia laskelmia sekunnissa.

Ray Tracing toimii aivan eri tavalla. Todellisessa maailmassa 3D-esineet, joita näemme, valaisevat valonlähteillä, ja valon muodostavat fotonit voivat pomppia objektista toiseen ennen kuin he pääsevät katsojan silmiin. Jotkut esineet voivat myös estää valoa, luomalla varjoja, tai valo voi heijastua objektista toiseen, kuten silloin, kun näemme yhden kohteen kuvat heijastuvan toisen pinnalle. Meillä on myös taiteita, jotka aiheuttavat muutoksen valon nopeudessa ja suunnassa, kun se kulkee läpinäkyvien tai puoliläpinäkyvien esineiden, kuten lasin tai veden, läpi.

Ray Tracing toistaa nämä vaikutukset, se on tekniikka, jonka ensimmäisen kerran kuvasi IBM Arthur Appel vuonna 1969. Tämä tekniikka jäljittää valopolun, joka kulkee jokaisen pikselin läpi 2D-katselupinnalla ja muuttaa siitä kohtauksen 3D-mallin. Seuraava merkittävä läpimurto tapahtui vuosikymmentä myöhemmin vuonna 1979 julkaistussa lehdessä, jonka otsikko oli "Varjostettujen näyttöjen parannettu valaistusmalli". Turner Whitted, joka on nyt Nvidia Researchin jäsen , näytti, kuinka kaapata heijastus, varjo ja taite Säteiden jäljitys.

Whitted-tekniikalla, kun salama osuu kohtaukseen kohtaan, väri- ja valaistustiedot kohteen pintaan kohdistuvissa kohdissa lisäävät pikselin väriä ja valaistustasoa. Jos säde pomppii tai kulkee eri esineiden pintojen yli ennen valonlähteeseen pääsyä, kaikkien näiden esineiden väri- ja valaistustiedot voivat vaikuttaa pikselin lopulliseen väriin.

Suosittelemme, että asennat Ubuntu Tweakin Ubuntuun 16.04

Toinen pari asiakirjoja 1980-luvulla loi loput henkisen perustan tietokonegrafiikkavallankumoukselle, joka kumosi elokuvien valmistustavan. Minä vuonna 1984, Robert Cook, Thomas Porter ja Loren Carpenter, Lucasfilmista, kertoivat kuinka Ray Tracing -tekniikkaan voisi sisältyä useita yleisiä elokuvatekniikoita, kuten liikkeen epäterävyys, syväterävyys, puolivalo, läpinäkyvyys ja epäselvät heijastukset, jotka siihen asti olivat vain ne voitaisiin luoda kameroilla. Kaksi vuotta myöhemmin CalTech-professori Jim Kajiyan "Renderöintiyhtälö" -työ valmistui kartoittamalla tapa, jolla tietokonegrafiikat syntyivät fysiikalle edustamaan paremmin valonsironnan tapaa. kohtauksessa.

Yhdistämällä kaikki nämä tutkimukset nykyaikaisiin GPU: hin, tuloksena ovat tietokoneella tuotetut kuvat, jotka kaappaavat varjoja, heijastuksia ja taiteita tavalla, joka voi olla erotettavissa reaalimaailman valokuvista tai videoista. Tämä realismi on syy siihen, miksi Ray Tracing on tullut valloittamaan modernin elokuvan. Seuraava kuva, jonka Enrico Cerica on luonut OctaneRender-sovelluksella, osoittaa lampun laskujen vääristymiä, hajavaloa ikkunassa ja himmeää lasia lattian lyhtyssä kehyksen kuvassa.

Ray Tracing on erittäin virtaa vaativa tekniikka, minkä vuoksi elokuvantekijät luottavat kohtauksiinsa prosessissa, joka voi kestää päiviä, jopa viikkoja, monien monimutkaisten erikoistehosteiden luomiseksi luottaa suureen määrään palvelimia tai tiloja. Epäilemättä monet tekijät vaikuttavat grafiikan ja säteen jäljityksen yleiseen laatuun. Itse asiassa, koska säteen jäljitys on niin laskennallisesti intensiivistä, sitä käytetään usein esittämään niitä alueita tai esineitä kohtauksessa, jotka hyötyvät eniten tekniikan visuaalisesta laadusta ja realismista, kun taas loput kohtauksesta se käsitellään rasteroimalla.

Mitä mieltä olit artikkeleistamme rasteroinnista? Löysitkö mielenkiintoisen? Odotamme kommentteja!