РЕКЛАМА
ИНФОРМАЦИЯ
Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

ВИДЕОКАРТЫ

Метод трассировки лучей против растеризации: новое поколение качества графики?
Краткое содержание статьи: Метод трассировки лучей (ray tracing) многие энтузиасты считают панацеей от всех бед. Действительно, его простая и элегантная реализация должна дать нам новый уровень реализма графики в играх, поскольку многие задачи трассировка лучей решает намного легче и эффективнее, чем растеризация. В то же время основной проблемой является производительность. Какие перспективы у метода трассировки лучей? Сможет ли он заменить растеризацию в новом поколении игр? Будут ли современные многоядерные процессоры справляться с трассировкой лучей? Всё это мы обсудим в статье.

Метод трассировки лучей против растеризации: новое поколение качества графики?


Редакция THG,  7 сентября 2009
Назад
Вы читаете страницу 1 из 4
1 2 3 4
Далее


Введение

Трассировка лучей

Нажмите на картинку для увеличения.

За последние несколько лет метод трассировки лучей (ray tracing), похоже, стал "мечтой номер один" мира 3D-графики в реальном времени. Интерес к этой технологии рендеринга вырос до максимума, когда молодой исследователь Дэниел Похл (Daniel Pohl) объявил о своём проекте в области этой технологии ещё в 2004 году.

Причина интереса широких масс публики к работе заключалась, по большей мере, в том, что Похл сфокусировался на знаменитых играх id Software Quake III, Quake IV и шутере-франшизе Quake Wars 3D. Исследователь привлёк немало внимания со стороны прессы, а геймеры начали мечтать о светлом будущем, когда их любимые игры будут просчитываться по методу трассировки лучей и избавятся от растеризации.

Intel довольно быстро обратила внимание на проект, и компании он показался идеальным способом для оправдания увеличения числа ядер в процессорах. Компания быстро запустила собственную исследовательскую программу, и сегодня Intel никогда не упускает возможность подчеркнуть, что трассировка лучей является будущим 3D-игр в реальном времени. Но так ли это на самом деле? Какие технологические реальности скрываются за маркетинговой шумихой? Каковы реальные преимущества метода трассировки лучей? Можем ли мы ожидать, что трассировка лучей заменит растеризацию? Мы попытаемся ответить на эти вопросы.

Трассировка лучей

Нажмите на картинку для увеличения.

Основные принципы

Основная идея метода трассировки лучей очень проста: для каждого пикселя на дисплее движок рендеринга проводит прямой луч от глаза наблюдателя (камеры) до элемента выводимой сцены. Первое пересечение используется для определения цвета пикселя как функции пересекаемой поверхности элемента.

Но одного этого мало для вывода реалистичной сцены. Необходимо определить освещение пикселя, что требует проведения вторичных лучей (в отличие от первичных лучей, которые определяют видимость разных объектов, составляющих сцену). Чтобы рассчитать эффекты освещения сцены, проводятся вторичные лучи от точек пересечения к разным источникам света. Если эти лучи блокируются объектом, то данная точка находится в тени, которую отбрасывает рассматриваемый источник света. Иначе источник света влияет на освещение. Совокупность всех вторичных лучей, которые достигают источника света, определяет качество освещения, которое попадает на наш элемент сцены.

Но и это ещё не всё. Чтобы получить наиболее реалистичный рендеринг, необходимо учитывать характеристики отражения и преломления материала. Другими словами, нужно знать, какое количество света отражается в точке пересечения первичного луча, а также количество света, которое проходит через материал в этой точке. Опять же, для расчёта финального цвета пикселя необходимо проводить лучи отражения и преломления.

В итоге мы получаем несколько типов лучей. Первичные лучи используются для определения видимости объекта и напоминают своего рода Z-буфер, используемый в растеризации. А вторичные лучи разделяются на следующие:

  • лучи тени/освещения;
  • лучи отражения;
  • лучи преломления.

Трассировка лучей

Классический алгоритм трассировки лучей. Нажмите на картинку для увеличения.

Данный алгоритм трассировки лучей является результатом работы Тёрнера Виттеда (Turner Whitted), исследователя, который изобрёл алгоритм 30 лет назад. До того времени алгоритм трассировки лучей работал только с первичными лучами. И улучшения, внесённые Виттедом, оказались гигантским шагом в сторону реализма рендеринга сцены.

Если вы знакомы с физикой, то наверняка обратили внимание на то, что алгоритм трассировки лучей работает "в обратную сторону" от явлений, протекающих в реальном мире. В отличие от распространённого в Средние века мнения, наши глаза не излучают лучи света, напротив, они получают лучи света от источников света, которые отражаются на различных объектах, окружающих нас. В принципе, так и работали самые первые алгоритмы трассировки лучей.

Но главным недостатком первых алгоритмов было то, что они налагали огромную вычислительную нагрузку. Для каждого источника освещения вам нужно провести тысячи лучей, многие из которых вообще не будут влиять на выводимую сцену (поскольку они не пересекают плоскость построения изображения). Современные алгоритмы трассировки лучей являются оптимизацией базовых алгоритмов, при этом они используют так называемую обратную трассировку луча, поскольку лучи проводятся в обратном направлении по сравнению с реальностью.

Трассировка лучей

Оригинальный алгоритм трассировки лучей приводил к большому количеству ненужных расчётов. Нажмите на картинку для увеличения.

Назад
Вы читаете страницу 1 из 4
1 2 3 4
Далее


СОДЕРЖАНИЕ

Отзывы о методе трассировки лучей в Клубе экспертов THG [ 27 отзывов] Отзывы о методе трассировки лучей в Клубе экспертов THG [ 27 отзывов]


РЕКЛАМА
РЕКОМЕНДУЕМ ПРОЧЕСТЬ!

История мейнфреймов: от Harvard Mark I до System z10 EC
Верите вы или нет, но были времена, когда компьютеры занимали целые комнаты. Сегодня вы работаете за небольшим персональным компьютером, но когда-то о таком можно было только мечтать. Предлагаем окунуться в историю и познакомиться с самыми знаковыми мейнфреймами за последние десятилетия.

Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю
Компания Intel выпустила за годы существования немало процессоров x86, начиная с эпохи расцвета ПК, но не все из них оставили незабываемый след в истории. В нашей первой статье цикла мы рассмотрим пятнадцать наиболее любопытных и памятных процессоров Intel, от 8086 до Core 2 Duo.

ССЫЛКИ
Реклама от YouDo
Здесь https://youdo.com/lp-washers22112/, подробное описание.
По ссылке https://youdo.com/lp-Receiv24258/, быстро и недорого.