▷ Mi a raszterizáció és mi a különbség a sugárkövetéssel?

Az új Nvidia RTX grafikus kártyák küszöbön álló kiadása után. Egy cikket akartunk írni arról, hogy mi a raszterizáció és mi a különbség a Ray Tracing-szal. Készen áll arra, hogy tudjon mindent, amit tudnia kell erről a technológiáról? Kezdjük!

Mi a raszterezés és a sugarakódás különbsége?

A valós idejű PC-grafika régóta „raszterizációnak” nevezett technikát alkalmaz a háromdimenziós objektumok megjelenítésére egy kétdimenziós képernyőn. Ez egy gyors technika, és az eredmények az elmúlt években nagyon jók voltak, bár nem olyan jók, mint a sugárkövetés.

A raszteres technikával a képernyőn látható objektumok virtuális háromszögekből vagy sokszögekből készülnek, amelyek háromdimenziós modelleket készítenek az objektumokról. Ebben a virtuális hálóban az egyes háromszögek, csúcsoknak nevezett sarkok keresztezik más, különböző méretű és alakú háromszögek csúcsait. Emiatt sok információ kapcsolódik az egyes csúcsokhoz, beleértve a térbeli helyzetüket, valamint a színre, a textúrára és a „normálra” vonatkozó információkat, amelyek segítségével meghatározható, hogy az objektum miként néz ki..

A számítógépek ezután konvertálják a 3D modellek háromszögeit pixelekké vagy pontokké a 2D képernyőn. Minden pixelhez a kezdeti színérték hozzárendelhető a háromszög csúcsain tárolt adatok alapján. Kiegészítő pixelfeldolgozás vagy "árnyékolás", amely magában foglalja a pixel színének megváltoztatását attól függően, hogy a jelenet fényei miként érik el a pixelt, és egy vagy több textúrát alkalmaznak a pixelre, és így összekapcsolódnak a végső szín egy pixel.

Összefoglaljuk a legjobb hardver útmutatókat, amelyek érdekelhetik Önt:

• A legjobb processzorok a piacon A legjobb alaplapok a piacon A legjobb RAM memória a piacon A legjobb grafikus kártyák a piacon A legjobb SSD-k a piacon

Ez számítástechnikai szempontból intenzív, mivel lehet, hogy milliókat használnak sokszögek az összes objektummodellhez a jelenetben, és körülbelül 8 millió pixel van a 4K képernyőn. Mindehhez hozzá kell tennünk, hogy a képernyőn megjelenő egyes képek általában másodpercenként 30–90-szer frissülnek. Ezenkívül a memória puffereket - az ideiglenes helyet, amelyet a dolgok felgyorsítására szántak - a keretek előzetes megjelenítésére használnak, mielőtt a képernyőn megjelennének.

A mélységet vagy a "z-puffert" a pixelmélység-információk tárolására is használják annak biztosítása érdekében, hogy a pixel képernyőjének xy helyén lévő elülső objektumok megjelenjenek, és a leginkább elülső objektum mögött lévő objektumok rejtve maradjanak. Ez az oka annak, hogy a modern és grafikusan gazdag számítógépes játékok támaszkodnak a nagy teljesítményű GPU-kra, amelyek másodpercenként több millió számításra képesek.

A Ray Tracing teljesen más módon működik. A való világban az általunk látott 3D-es tárgyakat fényforrások világítják, és a fényt alkotó fotonok az objektumtól a másikig ugrálhatnak, mielőtt a néző szemébe kerülnének. Ezenkívül egyes objektumok blokkolhatják a fényt, árnyékok létrehozásával, vagy a fény tükröződhet az egyik tárgyról a másikra, mint amikor az egyik objektum képeit a másik felületén visszatükröződik. Van refrakciónk is, amelyek megváltoztatják a fény sebességét és irányát, amikor áthalad átlátszó vagy félig átlátszó tárgyakon, mint például üveg vagy víz.

A Ray Tracing reprodukálja ezeket a hatásokat. Ezt a technikát először Arthur Appel, az IBM írta le 1969-ben. Ez a technika nyomon követi a fény útját, amely minden képponton áthalad a 2D néző felületen, és a jelenet 3D-s modelljé változtatja. A következő nagy áttörés egy évtizeddel később , egy 1979-es cikkben, amely az "Árnyékolt képernyők továbbfejlesztett világítási modellje" címet viseli, Turner Whitted, aki most az Nvidia Research tagja , megmutatta, hogyan lehet rögzíteni a reflexiót, az árnyékot és a refrakciót a Ray Tracing.

A Whitted technika esetén, amikor villámcsapás ütközik egy tárgyba a jelenetben, a szín és a megvilágítás információi az objektum felületének ütközési pontján hozzájárulnak a pixel színéhez és megvilágítási szintjéhez. Ha a fénysugár lepattan vagy áthalad a különféle tárgyak felületén, mielőtt elérné a fényforrást, akkor az összes objektum színével és megvilágításával kapcsolatos információk hozzájárulhatnak a pixel végső színéhez.

Javasoljuk, hogy telepítse az Ubuntu Tweak alkalmazást az Ubuntu 16.04-es verziójára

Az 1980-as években egy másik dokumentumdokumentum lefektette a számítógépes grafika forradalmának szellemi alapjait, amelyek megdöntötték a filmek készítésének módját. 1984-ben, Robert Cook, Thomas Porter és Loren Carpenter, a Lucasfilm-ből, bemutatta, hogyan lehet a Ray Tracing beépíteni több olyan általános filmművészeti technikát, mint például a mozgás elmosódása, a mélységélesség, a félfény, az áttetszőség és a homályos visszaverődések, amelyek addig csak kamerákkal hozhatók létre. Két évvel később, a CalTech professzor, Jim Kajiya „A renderelési egyenlet” című munkája befejezte a számítógépes grafikák fizikához való előállításának feltérképezését, hogy jobban ábrázolhassák a fényszóródást. egy jelenetben.

Az összes kutatást a modern GPU-kkal kombinálva az eredmények számítógéppel generált képek, amelyek árnyékokat, reflexiókat és refrakciókat rögzítenek olyan módon, amely megkülönböztethetetlen a valós fényképektől vagy videóktól. Ebből a realizmusból származik a Ray Tracing, hogy meghódítsa a modern mozit. Az alábbi kép, amelyet az Enrico Cerica készített az OctaneRender használatával, a lámpa üvegütésének torzulását, az ablak abszolút megvilágítását és a padló lámpájának matt üvegét tükrözi a képben.

A Ray Tracing rendkívül energiaigényes technika, ezért a filmkészítők nagyszámú kiszolgálóra vagy farmra támaszkodnak a jelenetek létrehozására olyan folyamatban, amely napokon, akár heteken át is igénybe veheti a komplex speciális effektusok létrehozását. Kétségtelen, hogy számos tényező hozzájárul a grafika és a sugárkövetési teljesítmény általános minőségéhez. Valójában, mivel a sugárkövetés olyan számítási szempontból intenzív, gyakran használják azoknak a helyeknek vagy objektumoknak a bemutatására, amelyek a technika vizuális minőségének és realisztikájának a legnagyobb előnyei vannak, míg a jelenet többi része raszterizációval dolgozzák fel.

Mit gondol a raszterezésről szóló cikkünkről? Érdekesnek találta? Bízunk benne, hogy észrevételeit!