Johdatus säteen jäljitysalgoritmiin
Ray Tracing Algorithm on menestynein kuvan syntetisointitekniikka. Tällä tekniikalla on suuri kyky tuottaa käytännössä suurin realismi, joka on enemmän kuin muilla skannauslinjan renderointimenetelmillä. Tähän liittyy kuitenkin suurempia laskennallisia kustannuksia. Tietokonegrafiikasta on tullut ennakkovaatimus nykyisessä digitaalimaailmassa. Tietokonegrafiikka tulee kuvaan, kun meidän on luotava kuva käytännössä, joka näyttää erittäin todelliselta ja tosiasiallisesti erottamattomalta tavallisesta valokuvasta. Tämän saavuttamiseksi on monia tapoja. Ray Tracing on yksi sellaisista renderointitekniikoista. Tätä käytetään kuvan luomiseen jäljittämällä valopolku pikseleinä kuvan tasossa ja simuloimalla sen vaikutuksia, kun ne kohdataan virtuaalikohteiden kanssa.
Lyhyt historia
Kun keksittiin Ray-jäljitysalgoritmi, ajateltiin, että tämä on paras tekniikka kuvien syntetisointiin. Koska tietokoneet olivat 1960-luvulla erittäin hitaita ja tämä tekniikka on jätetty pois, sillä hitaat tietokoneet eivät pystyneet etenemään tällä erittäin edistyneellä tekniikalla. Mutta kun tietokoneen nopeudet olivat eksponentiaalisesti improvisoivia siitä lähtien, hitaasti tämä jatkoi suosionsa nousua ja siitä tuli yksi parhaista menetelmistä.
Milloin / missä sitä käytetään?
Säteiden jäljitysalgoritmia käytetään, kun toteuttamiskustannukset eivät ole ongelma ja renderöintiaika on siedetty. Tämä johtuu siitä, että säteen jäljitysalgoritmi vaatii korkeita kustannuksia ja myös aika kuvan esittämiseen on suhteellisen erittäin korkea.
Siksi tämä algoritmi voidaan toteuttaa elokuvien / televisioiden visuaalisiin tehosteisiin, koska ne tarvitsevat teräväpiirtoa ja parasta laatua olevia videoita.
Säteiden jäljitysalgoritmin tyypit:
Säteilyseurannan tehostamiseksi otetaan käyttöön erilaisia menetelmiä. Katsotaanpa näitä algoritmeja.
1. Eteenpäin suuntautuva säteilyalgoritmi
Tässä tekniikassa ohjelma laukaisee valonsäteet, jotka seuraavat lähteestä kohteeseen. Eteenpäin suunnattu säteilyjäljitys pystyy määrittämään kunkin kohteen värin, mutta tämä tekniikka on tehoton. Tämä johtuu siitä, että monet valonlähteestä tulevat säteet eivät koskaan tule näkymätason läpi ja silmään.
Jokaisen valonsäteen jäljittäminen lähteestä kohteeseen on myös vain hukkaa, koska kaikki säteet eivät edistä kuvien visualisointia. Tästä syystä eteenpäin kilpailua kutsutaan myös valonsäteen jäljitykseksi tai fotonien jäljitykseksi.
2. Taaksepäin suuntautuva säteilyalgoritmi
Tätä menetelmää käytetään pääsemään eteenpäin suuntautuvan säteen jäljitysmenetelmän tehottomuuteen. Tässä menetelmässä silmäsäde luodaan silmän lähelle, joka kulkee katselutason läpi ja avaruuteen. Ensimmäinen silmäsäteen osuma on esine, joka nähdään siitä näkökulmatasosta. Kun valonsäde on pomppinut, säteen jäljittäjä kuvaa tämän pisteen tarkan värin ja varjostuksen katselutasossa. Tämä näkyy nyt tietokoneen näytöllä tarkalla vastaavalla pikselillä. Siksi taaksepäin suunnattua säteilyn jäljitystä kutsutaan myös silmäseurannaksi.
Taaksepäin jäljittämisen suurin negatiivinen vastaus on se, että se olettaa vain valonsäteet tulevan katselutason läpi ja silmään, joka pääsee lopulliseen kuvaan. Tämä ei välttämättä pidä paikkaansa kaikissa tapauksissa. Sano esimerkiksi, että esine pidetään pöydällä ja jos valo tulee suoraan ylhäältä ja jos esine, sano että linssi saa valon polttopisteeseen, jossa pitoisuus voisi olla enemmän. Tässä tapauksessa taaksepäin tapahtuva jäljitys epäonnistuu, koska sillä ei olisi käsitystä eteenpäin suuntautuvista säteistä, jotka voivat syntyä valon taivutuksella polttopisteissä. Siksi taaksepäin tapahtuvaa jäljitystä voidaan ehdottomasti käyttää vain silloin, kun esineen läpi kulkee tasainen valopiste.
3. Hybridisäteiden jäljitysalgoritmi:
Hybridisäteen jäljitys on sekoitus molemmille edellä mainituille säteilypaikannustekniikoille, ja tämä on löydetty kompensoimaan eteenpäin suuntautuvan ja taaksepäin suunnatun säteilypaikannustekniikan haitat.
Kuinka se toimii:
Tietylle tasolle käytetään eteenpäin seurantaa ja algoritmeja käytetään tämän tiedon tallentamiseen ja sitten taaksepäin tapahtuvaa jäljitystä sovelletaan näihin tietoihin. Koko kuvan lopullinen väritys lasketaan sekä eteenpäin että taaksepäin jäljitetyn tietueen perusteella.
Säteiden jäljitysalgoritmi tuli melko suosituksi sen ominaisuuden vuoksi, että se tarjoaa valaistuksen realistisen stimulaation. Tämä on melko tehokasta verrattuna muihin renderointitekniikoihin, kuten skannaussäteen valuun. Heijastus- ja varjovaikutukset ovat melko yksinkertaisia tuloksia säteilyjäljitysalgoritmin käytöstä. Suurin haitta on kuitenkin sen suorituskyky, mutta se on silti melko edullinen muihin renderointimenetelmiin, kuten scanline.
Suositellut artikkelit
Tämä on opas säteiden jäljitysalgoritmiin. Tässä keskustelimme säteen jäljitysalgoritmin käsitteestä, historiasta, käytöstä ja tyypeistä. Voit myös käydä läpi muiden ehdotettujen artikkeleidemme saadaksesi lisätietoja -
- Mikä on algoritmi | Miksi se on tärkeää?
- Algoritmi ohjelmoinnissa Määritelmä | esimerkit
- Tietorakenteet ja algoritmit - Haastattelukysymykset
- Opas mitä hermostoverkot ovat?