Ra Rasterleştirme nedir ve ışın izleme ile farkı nedir

Yeni Nvidia RTX grafik kartlarının yakında piyasaya sürülmesinden sonra. Işınlaştırmanın ne olduğu ve Ray Tracing ile arasındaki farkın ne olduğu hakkında bir makale yazmak istedik. Bu teknoloji hakkında bilmeniz gereken her şeyi öğrenmeye hazır mısınız? Başlayalım!

Rasterleştirme ve Işın İzleme farklılıkları nedir

Gerçek zamanlı PC grafikleri uzun zamandır üç boyutlu nesneleri iki boyutlu bir ekranda görüntülemek için "rasterleştirme" adı verilen bir teknik kullanmıştır. Hızlı bir tekniktir ve ışın izlemenin yapabileceği kadar iyi olmasa da sonuçlar son birkaç yılda çok iyi hale gelmiştir.

Raster tekniği ile, ekranda gördüğünüz nesneler, nesnelerin üç boyutlu modellerini oluşturan sanal üçgenlerden veya çokgenlerden oluşan bir ağdan oluşturulur. Bu sanal ağda, köşeler olarak bilinen her üçgenin köşeleri, farklı boyut ve şekillerde diğer üçgenlerin köşeleri ile kesişir. Bu nedenle, uzayda konumu ve bir nesnenin yüzeyinin nasıl göründüğünü belirlemek için kullanılan renk, doku ve "normal" hakkında bilgiler de dahil olmak üzere, her bir tepe noktası ile çok fazla bilgi ilişkilendirilir..

Bilgisayarlar daha sonra 3B modellerin üçgenlerini piksele veya 2B ekrandaki noktalara dönüştürür. Her piksele, üçgenin köşelerinde depolanan verilerden bir başlangıç ​​renk değeri atanabilir. Sahnedeki ışıkların piksele nasıl çarptığına bağlı olarak piksel renginin değiştirilmesini ve piksele bir veya daha fazla doku uygulanmasını içeren ek piksel işleme veya “gölgeleme”, uygulanan son rengi oluşturmak için birleştirilir. bir piksel.

İlginizi çekmesi gereken en iyi donanım kılavuzlarını özetliyoruz:

• Piyasadaki en iyi işlemciler Piyasadaki en iyi anakartlar Piyasadaki en iyi RAM bellek Piyasadaki en iyi grafik kartları Piyasadaki en iyi SSD'ler

Bu, hesaplamalı olarak yoğundur, çünkü bir sahnedeki tüm nesne modelleri için milyonlarca çokgen ve 4K ekranda yaklaşık 8 milyon piksel kullanılabilir. Tüm bunlara ek olarak, ekranda görüntülenen her görüntünün genellikle saniyede 30 ila 90 kez güncelleneceğini eklemeliyiz. Ayrıca, şeyleri hızlandırmak için ayrılan geçici alan olan bellek arabellekleri, ekranda görüntülenmeden önce kareleri önceden oluşturmak için kullanılır.

Bir derinlik veya “z-buffer”, bir piksel ekranının xy konumundaki ön nesnelerin görüntülenmesini ve en ön nesnenin arkasındaki nesnelerin gizli kalmasını sağlamak için piksel derinliği bilgilerini saklamak için de kullanılır. Modern ve grafik açısından zengin bilgisayar oyunlarının, her saniyede milyonlarca hesaplama yapabilen güçlü GPU'lara güvenmesinin nedeni budur.

Ray Tracing tamamen farklı bir şekilde çalışır . Gerçek dünyada gördüğümüz 3B nesneler ışık kaynakları tarafından aydınlatılır ve ışığı oluşturan fotonlar izleyicinin gözlerine ulaşmadan önce bir nesneden diğerine sıçrayabilir. Ayrıca, ışık bazı nesneler tarafından engellenebilir, gölgeler oluşturabilir veya ışık, bir nesnenin görüntülerini başka bir nesnenin yüzeyine yansıtıldığında gördüğümüz gibi yansıtabilir. Ayrıca cam veya su gibi saydam veya yarı saydam nesnelerden geçerken ışığın hızında ve yönünde bir değişikliğe neden olan kırılmalarımız da vardır.

Ray Tracing bu etkileri yeniden üretir, ilk olarak 1969'da IBM'den Arthur Appel tarafından açıklanan bir tekniktir. Bu teknik, 2B görüntüleme yüzeyinde her pikselden geçen ışığın yolunu izler ve onu sahnenin 3B modeline dönüştürür. Bir sonraki büyük atılım on yıl sonra , 1979'da "Gölgeli Ekranlar için Geliştirilmiş Aydınlatma Modeli" başlıklı bir makalede geldi , şimdi Nvidia Research üyesi olan Turner Whitted, yansıma, gölge ve kırılmayı nasıl yakalayacağını gösterdi. Işın İzleme.

Whitted tekniği ile, yıldırım sahnedeki bir nesneye çarptığında, nesnenin yüzeyi üzerindeki etki noktasındaki renk ve aydınlatma bilgileri piksel rengine ve aydınlatma seviyesine katkıda bulunur. Işın, ışık kaynağına ulaşmadan önce farklı nesnelerin yüzeylerinde sıçrar veya hareket ederse, bu nesnelerin tümünden gelen renk ve ışık bilgileri pikselin son rengine katkıda bulunabilir.

Ubuntu 16.04'te Ubuntu Tweak nasıl kurulabilir

1980'lerde bir başka belge, bilgisayar grafikleri devrimi için entelektüel temelin geri kalanını ortaya koydu ve filmlerin yapılma şeklini bozdu. I n 1984, Robert Cook, Thomas Porter ve Loren Carpenter, Lucasfilm'den Ray Tracing'in hareket bulanıklığı, alan derinliği, yarım ışık, yarı saydamlık ve bulanık yansımalar gibi birkaç yaygın sinematografik tekniği nasıl içerebileceğini ayrıntılı olarak anlattılar. kameralarla yaratılabilirler. İki yıl sonra, CalTech profesörü Jim Kajiya'nın "Görüntü Oluşturma Denklemi" nin çalışması, ışığın yayılma şeklini daha iyi temsil etmek için bilgisayar grafiklerinin fiziğe nasıl üretildiğini haritalama işini tamamladı. bir sahnede.

Tüm bu araştırmaları modern GPU'larla birleştiren sonuçlar, gölgeleri, yansımaları ve kırılmaları gerçek dünyadaki fotoğraflardan veya videolardan ayırt edilemeyecek şekilde yakalayan bilgisayar tarafından oluşturulan görüntülerdir. Ray Tracing'in modern sinemayı fethetmesinin nedeni budur. Enrico Cerica tarafından OctaneRender kullanılarak oluşturulan aşağıdaki görüntü, lambadaki cam vuruşlarının bozulmasını, pencerede dağınık aydınlatmayı ve çerçeve görüntüsünde yansıtılan zemindeki fenerde buzlu camı göstermektedir.

Ray Tracing son derece güç gerektiren bir tekniktir, bu yüzden film yapımcıları sahneleri oluşturmak için karmaşık özel efektler oluşturmak günler, hatta haftalar alabilen bir süreçte çok sayıda sunucuya veya çiftliğe güvenir. Kuşkusuz, birçok faktör genel grafik kalitesine ve ışın izleme performansına katkıda bulunur. Aslında, ışın izleme çok hesaplama açısından yoğun olduğu için, bir sahnede tekniğin görsel kalitesinden ve gerçekçiliğinden en çok yararlanan alanları veya nesneleri temsil etmek için sıklıkla kullanılır. rasterleştirme kullanılarak işlenir.

Rasterleştirmenin ne olduğu hakkındaki yazımız hakkında ne düşündünüz? İlginç buldun mu? Yorumlarınızı bekliyoruz!