▷ Što je rasterizacija i koja je njezina razlika u praćenju zračenja

Nakon predstojećeg izlaska novih grafičkih kartica Nvidia RTX. Željeli smo napisati članak o tome što je rasterizacija i koja je njezina razlika s Ray Tracingom. Spremni ste znati sve što trebate znati o ovoj tehnologiji? Krenimo!

Što su rasterizacija i razlike Ray Tracing

PC grafika u stvarnom vremenu dugo je koristila tehniku ​​zvanu "rasterizacija" za prikaz trodimenzionalnih objekata na dvodimenzionalnom zaslonu. To je brza tehnika i rezultati su postali vrlo dobri u posljednjih nekoliko godina, iako nije tako dobar kao što mogu tražiti zrake.

S tehnikom rastera, objekti koje vidite na ekranu nastaju iz mreže virtualnih trokuta ili poligona koji stvaraju trodimenzionalne modele objekata. U ovoj se virtualnoj mreži kutovi svakog trokuta, poznati kao vrhovi, presijecaju vrhove ostalih trokuta različitih veličina i oblika. Zbog toga je s svakom vrhom povezano puno podataka, uključujući njegov položaj u prostoru, kao i informacije o boji, teksturi i "normalnom" stanju kojim se određuje kako je površina objekta suočena.,

Računala zatim pretvaraju trokut 3D modela u piksele ili točke na 2D zaslonu. Svakom pikselu može se dodijeliti početna vrijednost boje iz podataka pohranjenih u vrhovima trokuta. Dodatna obrada ili "sjenčanje" piksela, koja uključuje promjenu boje piksela na temelju načina na koji svjetla u sceni udaraju na piksel i primjene jedne ili više tekstura na piksel, kombiniraju se kako bi se stvorila konačna boja primijenjena na jedan piksel.

Sažeto prikazujemo najbolje hardverske vodiče koji bi vas trebali zanimati:

• Najbolji procesori na tržištu Najbolje matične ploče na tržištu Najbolja RAM memorija na tržištu Najbolje grafičke kartice na tržištu Najbolji SSD diskovi na tržištu

Ovo je računski intenzivno, jer može postojati milijun poligona koji se koriste za sve modele objekata u sceni, a približno 8 milijuna piksela na 4K ekranu. Uza sve to moramo dodati da se svaka slika koja se prikazuje na ekranu obično ažurira 30 do 90 puta u sekundi. Također, memorijski međuspremnici, privremeni prostor izdvojen za ubrzavanje stvari, koriste se za unaprijed prikazivanje okvira prije nego što se prikažu na zaslonu.

Dubina ili "z-međuspremnik" koristi se i za pohranjivanje podataka o dubini piksela kako bi se osiguralo da su prednji objekti na xy lokaciji zaslona piksela prikazani, a predmeti iza najvišeg prednjeg objekta ostaju skriveni. To je razlog zašto se moderne i grafički bogate računalne igre oslanjaju na moćne GPU-ove koji su u stanju izračunati milijune svake sekunde.

Ray Tracing djeluje na potpuno drugačiji način. U stvarnom svijetu 3D objekti koje vidimo osvjetljavaju se svjetlosnim izvorima, a fotoni koji čine svjetlost mogu odskočiti od jednog objekta do drugog prije nego što dođu do očiju gledatelja. Također, svjetlost može blokirati neke predmete, stvarajući sjene, ili se svjetlost može odraziti od jednog objekta do drugog, kao kad vidimo slike jednog objekta odražene na površini drugog. Imamo i lomljenje, koje uzrokuje promjenu brzine i smjera svjetlosti dok prolazi kroz prozirne ili poluprozirne predmete, poput stakla ili vode.

Ray Tracing reproducira ove efekte, to je tehnika koju je 1969. prvi opisao Arthur Appel iz IBM-a. Ova tehnika prati put svjetlosti koji prolazi kroz svaki piksel na 2D promatračkoj površini i pretvara ga u 3D model scene. Sljedeći veliki pomak uslijedio je desetljeće kasnije u radu iz 1979. pod naslovom „Poboljšani model osvjetljenja za zasjenjene ekrane“, Turner Whitted, koji je sada član Nvidia istraživanja, pokazao je kako uhvatiti odraz, sjenu i refrakciju pomoću Ray Tracing.

Tehnikom Whitteda, kada munja pogodi objekt u sceni, informacije o boji i osvjetljenju u mjestu udara na površinu objekta doprinose boji piksela i razini osvjetljenja. Ako snop odskoči ili putuje po površini različitih predmeta prije nego što dođe do izvora svjetlosti, informacije o boji i osvjetljenju svih tih objekata mogu pridonijeti konačnoj boji piksela.

PREPORUČUJEMO VAM Kako instalirati Ubuntu Tweak u Ubuntu 16.04

Drugi par dokumenata iz 1980-ih postavio je ostatak intelektualnog temelja za revoluciju računalne grafike, koja je preokrenula način na koji se stvaraju filmovi. 1984. Robert Cook, Thomas Porter i Loren Carpenter iz Lucasfilma detaljno su objasnili kako je Ray Tracing mogao ugraditi nekoliko uobičajenih kinematografskih tehnika kao što su zamućenje pokreta, dubina polja, polusvjetlost, prozirnost i zamagljeni odraz koji su do tada bili samo mogle bi se stvoriti kamerama. Dvije godine kasnije, rad profesora CalTech-a Jima Kajiya, "Jednadžba prikazivanja", dovršio je rad preslikavanja načina na koji se računalna grafika generira na fiziku kako bi bolje prikazala način raspršivanja svjetlosti. u sceni.

Kombinirajući sva ova istraživanja s modernim GPU-om, rezultati su računalno generirane slike koje bilježe sjene, odraz i refrakcije na načine koji se ne mogu razlikovati od stvarnih fotografija ili videozapisa. Taj realizam je razlog zbog kojeg je Ray Tracing došao osvajati modernu kinematografiju. Sljedeća slika koju je Enrico Cerica stvorio pomoću OctaneRendera pokazuje izobličenje staklenih udara u svjetiljci, difuznu rasvjetu u prozoru i smrznuto staklo u fenjeru na podu odraženo na slici okvira.

Ray Tracing izuzetno je zahtjevna tehnika, zbog čega se filmaši oslanjaju na veliki broj poslužitelja ili farmi kako bi stvorili svoje scene u procesu koji može trajati danima, čak i tjednima, kako bi se generirali složeni posebni efekti. Bez sumnje, mnogi čimbenici doprinose ukupnoj kvaliteti grafike i performansi traženja zraka. U stvari, s obzirom na to da je traženje zračenja tako računalno intenzivno, često se koristi za predstavljanje onih područja ili objekata na sceni koja imaju najviše koristi od vizualne kvalitete i realizma tehnike, dok je ostatak scene obrađuje se pomoću rasterizacije.

Što ste pomislili u našem članku o tome što je rasterizacija? Je li vam se učinilo zanimljivim? Radujemo se vašim komentarima!