Bevezetés a sugárkövetési algoritmusba
A Ray Tracing Algorithm a legsikeresebb képszintetizáló technika. Ez a technika kiválóan képes gyakorlatilag a legnagyobb realizmus elérésére, amely több, mint más szkennelési vonal megjelenítési módszereknél. Ez azonban nagyobb számítási költségeket jelent. A számítógépes grafika a jelenlegi digitális világban a leginkább előzetes követelmény. A számítógépes grafika akkor kerül a képbe, amikor gyakorlatilag egy olyan képet kell létrehoznunk, amely nagyon valóságosnak tűnik, és valójában megkülönböztethetetlen a normál fényképektől. Ennek elérésére számos módszer létezik. A Ray Tracing az egyik ilyen renderelési technika. Ezt egy kép előállításához használják, a fény sávjának pixelként történő nyomon követésével a kép síkjában, valamint annak hatásainak szimulációjával, amikor virtuális objektumokkal találkoznak.
Rövid történelem
Amikor Ray nyomkövetési algoritmust találtak ki, azt gondoltak, hogy ez a legjobb módszer a képek szintetizálására. Mivel a számítógépek az 1960-as években nagyon lassúak voltak, és ezt a technikát kihagyták, mivel a lassú számítógépek nem tudtak lépést tartani ezzel a magasan fejlett technikával. Mivel azonban a számítógépes sebességek azóta exponenciálisan improvizáltak, lassan újra folytatta népszerűségét és az egyik legjobb módszer lett.
Mikor / hol használják?
A sugarakódási algoritmust akkor használják, amikor a megvalósítás költsége nem jelent problémát, és a megjelenítéshez szükséges idő tolerálható. Ennek oka az, hogy a sugárkövetési algoritmus magas költségeket igényel, és a kép megjelenítéséhez szükséges idő is viszonylag nagyon magas.
Ezért ez az algoritmus megvalósítható a film / televízió vizuális effektusaiban, mivel nagy felbontásra és a legjobb minőségű videókra van szükségük.
A sugárkövetési algoritmus típusai:
A sugárkövetés hatékonyabbá tétele érdekében különféle módszereket vezetnek be. Nézzük meg ezeket az algoritmusokat.
1. Előre sugárkövetési algoritmus
Ebben a technikában a program fényforrást vált ki, amely a forrástól az objektumig tart. Az előre sugárkövetés képes meghatározni az egyes tárgyak színét, ez a módszer azonban nem hatékony. Ennek oka az a tény, hogy sok fényforrásból származó sugarak soha nem jutnak át a látó síkon és a szembe.
Ugyanakkor az egyes fény sugarai nyomon követése a forrástól a tárgyig csak pazarlás, mivel nem minden sugarat járul hozzá a képek megjelenítéséhez. Ez az oka annak, hogy az előremenő versenyt könnyű sugárkövetésnek vagy fotonkövetésnek is nevezik.
2. Hátrameneti sugarakódási algoritmus
Ezt a módszert alkalmazzák a továbbító sugárkövetési módszer hatékonyságának kiküszöbölésére. Ebben a módszerben a szem közelébe jön létre a szem sugara, amely áthalad a néző síkon és az űrbe. Az első olyan tárgy, amelyet a szemnyaláb eltalál, az a tárgy, amelyet a nézőpont síkjából látunk. Amint a fénysugár visszapattan, a fénysugármérő megmutatja ennek a pontnak a pontos síkját és árnyékolását a nézet síkjában. Ez most megjelenik a számítógép képernyőjén a megfelelő pixelnél. Ezért a hátsó sugárkövetést szemfigyelésnek is nevezik.
A hátrakövetés legnagyobb negatívja azzal a ténnyel jár, hogy csak a nézetsíkon keresztül és a végső képhez vezető szembe jutó fénysugarak feltételezését feltételezi. Lehet, hogy ez nem minden esetben igaz. Tegyük fel például, hogy egy tárgyat az asztalon tartanak, és ha a fény közvetlenül a fentiekből származik, és ha az a tárgy, mondjuk, hogy egy lencse a fókuszpontban kapja meg a fényt, ahol a koncentráció nagyobb lehet. Ebben az esetben a hátrakövetés kudarcot vall, mivel nem lenne fogalma az előremenő sugarakról, amelyek a fókuszpontokban a fény hajlításával járhatnak. Ezért a hátrakövetés szigorúan csak akkor használható, ha van egy egyenletes fényfolt, amely áthalad az objektumon.
3. Hibrid sugarakódási algoritmus:
A hibrid sugárkövetés a fenti sugárkövetési technikák keveréke, és azt fedezték fel, hogy ellensúlyozza az irányító és hátrameneti sugárkövetési technikák hátrányait.
Hogyan működik:
Egy bizonyos szintre előremenő nyomkövetést alkalmaznak, és algoritmusokat használnak ezen adatok rögzítésére, majd ezekre az adatokra hátrakövetést alkalmaznak. A teljes kép végleges színét kiszámítják mind az előre, mind a vissza nyomkövetési rekordok alapján.
A sugarakódási algoritmus meglehetősen népszerűvé vált, mivel jellemzője a világítás reális stimulálása. Ez meglehetősen hatékony más renderelési technikákkal szemben, mint például a szkenneléses sugárzás. A reflexió és az árnyékhatások meglehetősen egyszerű eredmények a sugárkövetési algoritmus használatával. A legnagyobb hátrány azonban a teljesítménye, de mégis meglehetõsen elõnyös más renderelési módszerekkel szemben, mint például a scanline.
Ajánlott cikkek
Ez egy útmutató a Ray nyomkövetési algoritmushoz. Itt tárgyaltuk a sugárkövetési algoritmus fogalmát, történeteit, felhasználásait és típusait. A további javasolt cikkeken keresztül további információkat is megtudhat -
- Mi az algoritmus | Miért fontos?
- Algoritmus a programozásban Meghatározás | Példák
- Adatszerkezetek és algoritmusok Interjúkérdések
- Útmutató a neurális hálózatokhoz?