Wprowadzenie do algorytmu śledzenia promieni
Algorytm śledzenia promieni jest najbardziej skuteczną techniką syntezy obrazu. Ta technika ma ogromną zdolność do generowania praktycznie najwyższego stopnia realizmu, który jest większy niż w przypadku innych metod renderowania ze skanowaniem. Wymaga to jednak większych kosztów obliczeniowych. Grafika komputerowa stała się najbardziej wstępnym wymogiem w obecnym cyfrowym świecie. Grafika komputerowa pojawia się na zdjęciu, gdy musimy stworzyć obraz, który wygląda bardzo realnie i w rzeczywistości jest nie do odróżnienia od zwykłego zdjęcia. Istnieje wiele sposobów na osiągnięcie tego. Ray Tracing jest jedną z takich technik renderowania. Służy do generowania obrazu przez śledzenie ścieżki światła jako pikseli w płaszczyźnie obrazu i symulowanie jego efektów, gdy napotka się na wirtualnych obiektach.
Krótka historia
Kiedy wynaleziono algorytm śledzenia promieni, sądzono, że jest to najlepsza technika syntezy obrazów. Ponieważ jednak komputery były bardzo powolne w latach 60. XX wieku, technika ta została pominięta, ponieważ powolne komputery nie mogły nadążyć za pomocą tej wysoce zaawansowanej techniki. Ale ponieważ od tego czasu prędkości komputera gwałtownie improwizowały, powoli znów to zaczęło być popularne i stało się jedną z najlepszych metod.
Kiedy / Gdzie jest używany?
Algorytm śledzenia promieni jest wykorzystywany, gdy koszt wdrożenia nie stanowi problemu, a czas renderowania jest tolerowany. Wynika to z faktu, że algorytm śledzenia promieni wymaga wysokich kosztów, a także czas renderowania obrazu jest stosunkowo bardzo wysoki.
Dlatego algorytm ten można zaimplementować w efektach wizualnych filmu / telewizji, ponieważ wymagają one wysokiej rozdzielczości i najlepszej jakości filmów.
Rodzaje algorytmu śledzenia promieni:
Aby usprawnić śledzenie promieni, wprowadzono różne metody. Spójrzmy na te algorytmy.
1. Algorytm śledzenia promieni do przodu
W tej technice program wyzwala promienie światła, które dochodzą ze źródła do obiektu. Śledzenie promieni do przodu jest w stanie określić kolor każdego obiektu, jednak ta technika jest nieefektywna. Wynika to z faktu, że wiele promieni ze źródła światła nigdy nie przechodzi przez płaszczyznę widzenia do oka.
Ponadto śledzenie każdego promienia świetlnego od źródła do obiektu jest marnotrawstwem, ponieważ nie wszystkie promienie przyczyniają się do wizualizacji obrazów. To jest powód, dla którego wyścigi do przodu znane są również jako śledzenie promieni świetlnych lub śledzenie fotonów.
2. Algorytm śledzenia wiązki wstecznej
Metodę tę stosuje się w celu przezwyciężenia nieefektywności metody śledzenia promieni przekazywania. W tej metodzie promień oka powstaje w pobliżu oka, które przechodzi przez płaszczyznę widzenia w przestrzeń. Pierwszym obiektem, na który uderza promień oka, jest obiekt widziany z tej płaszczyzny punktu widzenia. Gdy promień światła odbija się wokół, znacznik promienia określa dokładne zabarwienie i cieniowanie tego punktu na płaszczyźnie widoku. Jest on teraz wyświetlany w dokładnie odpowiednim pikselu na ekranie komputera. Dlatego śledzenie wstecznego promienia jest również nazywane śledzeniem oka.
Największy negatyw śledzenia wstecznego polega na tym, że zakłada jedynie promienie świetlne przechodzące przez płaszczyznę widzenia i do oka, które docierają do ostatecznego obrazu. Może to nie być prawdą we wszystkich przypadkach. Powiedzmy na przykład, że przedmiot jest trzymany na stole i jeśli światło pochodzi bezpośrednio z góry, a jeśli przedmiot, powiedzmy, że soczewka odbiera światło w punkcie ogniskowym, w którym koncentracja może być większa. W takim przypadku śledzenie do tyłu nie powiedzie się, ponieważ nie miałoby pojęcia o promieniach do przodu, które mogłyby powstać w wyniku zgięcia światła w punktach centralnych. Dlatego śledzenia wstecznego można ściśle używać tylko wtedy, gdy przez obiekt przechodzi równa plama światła.
3. Algorytm śledzenia promieni hybrydowych:
Hybrydowe śledzenie promieni jest połączeniem obu powyższych technik śledzenia promieni i zostało to odkryte w celu zrekompensowania wad technik przesyłania promieniami wstecznymi i wstecznymi.
Jak to działa:
Do pewnego poziomu stosuje się śledzenie do przodu i algorytmy do rejestrowania tych danych, a następnie do tych danych stosuje się śledzenie do tyłu. Ostateczne zabarwienie pełnego obrazu jest obliczane na podstawie zapisów śladu do przodu i do tyłu.
Algorytm śledzenia promieni stał się dość popularny ze względu na funkcję realistycznej stymulacji oświetlenia. Jest to dość wydajne w porównaniu z innymi technikami renderowania, takimi jak odlewanie za pomocą promienia skanującego. Efekty odbicia i cienia są dość prostymi wynikami zastosowania algorytmu śledzenia promieni. Największą wadą jest jednak jego wydajność, ale nadal jest dość korzystna w porównaniu z innymi metodami renderowania, takimi jak scanline.
Polecane artykuły
Jest to przewodnik po algorytmie śledzenia promieni. W tym miejscu omówiliśmy pojęcie, historię, zastosowania i typy algorytmu śledzenia promieni. Możesz także przejrzeć nasze inne sugerowane artykuły, aby dowiedzieć się więcej -
- Co to jest algorytm | Dlaczego to jest ważne?
- Algorytm w programowaniu | Definicja | Przykłady
- Struktury danych i algorytmy Pytania do wywiadu
- Przewodnik po Co to są sieci neuronowe?