▷ Hvad er rasterisering, og hvad er dens forskel med stråling

Efter den forestående frigivelse af de nye Nvidia RTX- grafikkort. Vi ønskede at skrive en artikel om, hvad rasterisering er, og hvad der er forskellen med Ray Tracing. Klar til at vide alt hvad du har brug for at vide om denne teknologi? Lad os starte!

Hvad er rasterisering og Ray Tracing forskelle

PC-grafik i realtid har længe brugt en teknik kaldet "rasterisering" til at vise tredimensionelle objekter på en to-dimensionel skærm. Det er en hurtig teknik, og resultaterne er blevet meget gode i løbet af de sidste par år, selvom det ikke er så godt, som strålesporing kan gøre.

Med rasterteknikken oprettes objekterne, du ser på skærmen, ud fra et net af virtuelle trekanter eller polygoner, der skaber tredimensionelle modeller af objekter. I dette virtuelle mesh skærer hjørnerne af hver trekant, kendt som hjørner, hjørnerne af andre trekanter i forskellige størrelser og former. På grund af dette er en masse information tilknyttet hver toppunkt, inklusive dens placering i rummet, samt information om farve, tekstur og dens "normale", som bruges til at bestemme, hvordan et objekts overflade vender mod..

Computere konverterer derefter trekanterne i 3D-modellerne til pixels eller punkter på en 2D-skærm. Hver pixel kan tildeles en indledende farveværdi ud fra de data, der er gemt i vertikale hjørner. Yderligere pixelbearbejdning eller "skygge", som inkluderer ændring af pixelfarven baseret på, hvordan lys i scenen rammer pixlen, og anvendelse af en eller flere teksturer på pixlen, kombineres for at generere den endelige farve, der er anvendt på en pixel.

Vi opsummerer de bedste hardware guider, der burde interessere dig:

• Bedste processorer på markedet Bedste bundkort på markedet Bedste RAM-hukommelse på markedet Bedste grafikkort på markedet Bedste SSD'er på markedet

Dette er en beregningsintensiv opgave, da der kan være millioner af polygoner, der bruges til alle objektmodeller i en scene, og cirka 8 millioner pixels på en 4K-skærm. Til alt dette skal vi tilføje, at hvert billede, der vises på en skærm, normalt opdateres 30 til 90 gange i sekundet. Hukommelsesbuffere, den midlertidige plads, der er afsat til at fremskynde tingene, bruges også til at gengive rammer på forhånd, før de vises på skærmen.

En dybde eller "z-buffer" bruges også til at gemme pixeldybdeinformation for at sikre, at frontobjekter på xy-placeringen af ​​en pixels skærm vises, og objekterne bag det mest forreste objekt forbliver skjult. Dette er grunden til, at moderne og grafisk rige computerspil er afhængige af magtfulde GPU'er, der er i stand til mange millioner beregninger hvert sekund.

Ray Tracing fungerer på en helt anden måde. I den virkelige verden er de 3D-objekter, vi ser, belyst af lyskilder, og de fotoner, der udgør lyset, kan hoppe fra det ene objekt til det andet inden de når frem til betragterens øjne. Lys kan også blokeres af nogle objekter, skabe skygger, eller lys kan reflekteres fra et objekt til et andet, som når vi ser billederne af et objekt reflekteres på overfladen af ​​et andet. Vi har også brydninger, som medfører en ændring i lysets hastighed og retning, når det passerer gennem gennemsigtige eller halvgennemsigtige genstande, såsom glas eller vand.

Ray Tracing gengiver disse effekter, det er en teknik, der først blev beskrevet af Arthur Appel fra IBM, i 1969. Denne teknik sporer lysets sti, der passerer gennem hver pixel på en 2D-synsflade og forvandler den til en 3D-model af scenen. Det næste store gennembrud kom et årti senere i et papir fra 1979 med titlen "En forbedret belysningsmodel til skraverede skærme", Turner Whitted, nu medlem af Nvidia Research, viste hvordan man kan fange refleksion, skygge og brydning med Ray Tracing.

Med den whitted teknik, når lynet rammer et objekt i scenen, bidrager farve- og belysningsinformationen ved indvirkningspunktet på objektets overflade til pixelfarven og belysningsniveauet. Hvis strålen spretter eller bevæger sig over overfladerne på forskellige objekter, før den når lyskilden, kan information om farve og lys fra alle disse objekter bidrage til pixelens endelige farve.

VI ANBEFALER digHvordan installeres Ubuntu Tweak i Ubuntu 16.04

Et andet par dokumenter i 1980'erne lagde resten af ​​det intellektuelle fundament for computergrafikrevolutionen, der væltede den måde, film fremstilles på. I 1984 detaljerede Robert Cook, Thomas Porter og Loren Carpenter fra Lucasfilm, hvordan Ray Tracing kunne inkorporere forskellige almindelige filmteknikker såsom bevægelsesslørhed, dybdeskarphed, halvlys, gennemsigtighed og uskarpe reflektioner, der indtil da kun de kunne oprettes med kameraer. To år senere afsluttede arbejdet med CalTech-professor Jim Kajiya, "The Rendering Equation", arbejdet med at kortlægge, hvordan computergrafik blev genereret til fysik for bedre at repræsentere den måde, lys spreder på. i en scene.

Ved at kombinere al denne forskning med moderne GPU'er er resultaterne computergenererede billeder, der fanger skygger, reflektioner og refraktioner på måder, der kan skelnes fra fotos eller videoer i den virkelige verden. Denne realisme er grunden til, at Ray Tracing er kommet til at erobre moderne film. Følgende billede genereret af Enrico Cerica ved hjælp af OctaneRender, viser en forvrængning af glasstrøg i lampen, diffus belysning i vinduet og frostet glas i lanterne på gulvet reflekteret i rammebilledet.

Ray Tracing er en ekstremt krævende teknik, og det er grunden til, at filmskabere stoler på et stort antal servere eller gårde for at skabe deres scener i en proces, der kan tage dage, endog uger, for at generere komplekse specialeffekter. Uden tvivl bidrager mange faktorer til den overordnede kvalitet af grafik- og strålesporingsydelse. Faktisk, fordi strålesporing er så beregningsmæssigt intens, bruges det ofte til at repræsentere de områder eller genstande i en scene, der drager mest fordel af den visuelle kvalitet og realisme i teknikken, mens resten af ​​scenen det behandles ved hjælp af rasterisering.

Hvad syntes du om vores artikel om, hvad rasterisering er? Synes du det var interessant? Vi ser frem til dine kommentarer!