▷ Hva er rasterisering og hva er forskjellen med strålesporing

Etter den forestående utgivelsen av de nye Nvidia RTX- grafikkortene. Vi ønsket å skrive en artikkel om hva rasterisering er, og hva er forskjellen med Ray Tracing. Klar til å vite alt du trenger å vite om denne teknologien? La oss starte!

Hva er rasterisering og Ray Tracing forskjeller

PC-grafikk i sanntid har lenge brukt en teknikk som kalles "rasterisering" for å vise tredimensjonale objekter på en todimensjonal skjerm. Det er en rask teknikk, og resultatene har blitt veldig gode de siste årene, selv om det ikke er så bra som strålesporing kan gjøre.

Med rasterteknikken er objektene du ser på skjermen laget av et nett av virtuelle trekanter, eller polygoner, som lager tredimensjonale modeller av objekter. I dette virtuelle nettet skjærer hjørnene i hver trekant, kjent som toppunkt, sammen toppunktene i andre trekanter i forskjellige størrelser og former. På grunn av dette er mye informasjon knyttet til hver toppunkt, inkludert dens plassering i rommet, samt informasjon om farge, tekstur og dens "normale", som brukes til å bestemme hvordan et objekts overflate vender mot..

Datamaskiner konverterer deretter trekantene til 3D-modellene til piksler, eller punkter på en 2D-skjerm. Hver piksel kan tilordnes en innledende fargeverdi fra dataene som er lagret i toppunktene i trekanten. Ekstra pikselbehandling eller "skyggelegging", som inkluderer å endre pikselfargen basert på hvordan lys i scenen treffer piksel, og bruke en eller flere teksturer på pikselen, kombineres for å generere den endelige fargen som brukes på en piksel.

Vi oppsummerer de beste maskinvareguidene som burde interessere deg:

• Beste prosessorer på markedet Beste hovedkort på markedet Beste RAM-minne på markedet Beste grafikkort på markedet Beste SSD-er på markedet

Dette er beregningsintensivt, da det kan være millioner av polygoner som brukes for alle objektmodeller i en scene, og omtrent 8 millioner piksler på en 4K-skjerm. Til alt dette må vi legge til at hvert bilde som vises på en skjerm vanligvis oppdateres 30 til 90 ganger per sekund. Minnebuffere, den midlertidige plassen som er avsatt til å få fart på ting, brukes også til å gjengi rammer på forhånd før de vises på skjermen.

En dybde eller "z-buffer" brukes også til å lagre pikeldybdeinformasjon for å sikre at frontobjekter på xy-plasseringen på en pikselskjerm vises, og objektene bak det mest frontobjektet forblir skjult. Dette er grunnen til at moderne og grafisk rike dataspill er avhengige av kraftige GPU-er, som er i stand til mange millioner beregninger hvert sekund.

Ray Tracing fungerer på en helt annen måte. I den virkelige verden blir 3D-objektene vi ser belyst av lyskilder, og fotonene som utgjør lyset kan sprette fra det ene objektet til det andre før de når frem til betrakterens øyne. Dessuten kan lys blokkeres av noen objekter, og skaper skygger, eller lys kan reflekteres fra et objekt til et annet, som når vi ser bildene av et objekt reflektert på overflaten til et annet. Vi har også brytninger, som forårsaker en endring i lysets hastighet og retning når det går gjennom gjennomsiktige eller halvgjennomsiktige gjenstander, for eksempel glass eller vann.

Ray Tracing gjengir disse effektene, det er en teknikk som først ble beskrevet av Arthur Appel fra IBM, i 1969. Denne teknikken sporer lysbanen som går gjennom hver piksel på en 2D-visningsflate og gjør den til en 3D-modell av scenen. Det neste store gjennombruddet kom et tiår senere i et papir fra 1979 med tittelen "En forbedret belysningsmodell for skyggelagte skjermer", Turner Whitted, nå medlem av Nvidia Research, viste hvordan man fanger refleksjon, skygge og refraksjon med Ray Tracing.

Når lynet slår mot et objekt i scenen, med informasjonen Whitted, vil farge- og belysningsinformasjon ved innvirkningspunktet på objektets overflate bidra til pikselfargen og belysningsnivået. Hvis strålen spretter eller beveger seg over overflatene til forskjellige objekter før den når lyskilden, kan farge- og lysinformasjonen fra alle disse objektene bidra til pikselens endelige farge.

VI ANBEFALER DEG Hvordan installere Ubuntu Tweak i Ubuntu 16.04

Et annet par dokumenter på 1980-tallet la resten av det intellektuelle grunnlaget for datagrafikkrevolusjonen, som velter måten filmer blir laget på. I 1984 detaljerte Robert Cook, Thomas Porter og Loren Carpenter fra Lucasfilm hvordan Ray Tracing kunne innlemme forskjellige vanlige filmteknikker som bevegelsesoskarphet, dybdeskarphet, halvlys, gjennomskinnelighet og uskarpe refleksjoner som frem til da bare de kan lages med kameraer. To år senere fullførte arbeidet til CalTech-professor Jim Kajiya, "The Rendering Equation, " arbeidet med å kartlegge måten datagrafikk ble generert til fysikk for bedre å representere måten lys sprer på. i en scene.

Ved å kombinere all denne forskningen med moderne GPU-er, er resultatene datamaskingenererte bilder som fanger skygger, refleksjoner og brytninger på måter som kan skilles fra bilder eller videoer i den virkelige verden. Den realismen er grunnen til at Ray Tracing har kommet til å erobre moderne kino. Følgende bilde generert av Enrico Cerica ved bruk av OctaneRender, viser en forvrengning av glasslag i lampen, diffus belysning i vinduet og frostet glass i lykta på gulvet reflektert i rammebildet.

Ray Tracing er en ekstremt kraftkrevende teknikk, og det er grunnen til at filmskapere er avhengige av et stort antall servere eller gårder for å lage scenene sine i en prosess som kan ta dager, til og med uker, for å generere komplekse spesialeffekter. Utvilsomt bidrar mange faktorer til den generelle kvaliteten på grafikk og strålesporing. Fordi strålesporing er så beregningsintensiv, brukes den ofte til å representere områdene eller objektene i en scene som drar mest nytte av den visuelle kvaliteten og realismen til teknikken, mens resten av scenen den behandles ved hjelp av rasterisering.

Hva syntes du om artikkelen vår om hva rasterisering er? Synes du det var interessant? Vi ser frem til dine kommentarer!