Als u hebt genomen van zelfs de geringste oogopslag
in de richting van gaming en graphics nieuws de laatste tijd, dan heb je het gehoord van de nieuwste en
grootste buzzword: ray tracing. Mogelijk hebt u ook gehoord van een vergelijkbare
word genoemd pad traceren. En je kan volledig worden vergeven voor het niet volledig
het begrijpen van wat een van de processen is.
Een eenvoudige verklaring is dat beide pad
het opsporen en ray-tracing grafische technieken die resulteren in meer realistische-zoeken
afbeeldingen op de kosten van aanzienlijk meer rekenkracht. Er is een
Minecraft video op YouTube, dat getuigt van de bijzondere aspecten van ray
traceren op een heldere manier, maar illustreert ook de stress legt op een systeem.
Als dat de enige verklaring die u nodig hebt,
geweldig! Maar als je wilt om diep te graven en uit te vinden hoe elke techniek werkt en
waarom GPU hardware bedrijven zijn het opladen van een klein fortuin voor ray tracing-staat
kaarten, lezen op.
Rasteren en Computer Graphics
Elk beeld wordt weergegeven op een computerscherm niet beginnen als dat beeld. Het begint als een raster-of vectorafbeelding. Een rasterafbeelding is samengesteld uit een verzameling van grijze pixels.
Een vector afbeelding is gebaseerd op wiskundige formules, dat betekent dat het beeld kan worden vergroot in grootte bijna onbeperkt. Het nadeel van vector afbeeldingen is dat meer precieze details zijn moeilijk te bereiken. Vector afbeeldingen worden het best gebruikt als er slechts een paar kleuren nodig zijn.
De grote kracht van de rastering is de
snelheid, zeker in vergelijking tot de traditionele technieken zoals het ray tracing. De GPU, of
graphics processing unit, vertelt het spel te maken van een 3D-beeld uit het kleine
vormen, meestal driehoeken. Deze driehoeken worden omgezet in afzonderlijke pixels
en dan door middel van een arcering voor het maken van de afbeelding die u ziet op het scherm.
Rastering is de go-to optie voor
video-game graphics voor een lange tijd te wijten aan hoe snel het kan worden verwerkt, maar
als huidige technologie begint te botsen tegen de grenzen meer geavanceerde
technieken zijn nodig ot door te breken naar het volgende niveau. Dat is waar ray
het traceren gaat in.
Ray tracing ziet er veel realistischer dan
rasteren, zoals de afbeelding hieronder illustreert. Kijken naar de reflecties op de
theepot en de lepel.
Wat is het Ray Tracing?
Op het oppervlakkige niveau, ray tracing is een
overkoepelende term die betekent dat alles uit een enkele kruising van licht en
object te voltooien fotorealisme. In de meest voorkomende context gebruikt vandaag de dag,
echter, het ray tracing verwijst naar een rendering techniek die volgt op een straal van
licht (in pixels) van een vast punt en simuleert hoe het reageert wanneer het
ontmoetingen objecten.
Neem even de tijd en kijk naar de muur van de
ruimte waarin je je bevindt. Is er een lichtbron op de muur, of wordt het licht weerkaatst
de muur van een andere bron? Ray-traced graphics van start zou gaan in jouw ogen en
volg je de lijn van het zicht op de muur en volg het pad van het licht van
de muur terug naar de lichtbron.
Het bovenstaande diagram illustreert hoe deze
werken. De reden voor de gesimuleerde “ogen” (de camera in deze
diagram) is bij het verminderen van de belasting van de GPU.
Waarom? Goed, het ray tracing is het niet gloednieuw. Het is eigenlijk zijn rond voor vrij wat tijd. Pixar maakt gebruik van het ray tracing technieken voor het maken van vele van zijn films, maar high-fidelity, frame-by-frame graphics op de resoluties van de Pixar behaalt de tijd nemen.
Veel tijd. Sommige frames in Monsters University nam een gerapporteerde 29 uur. Toy Story 3 heeft een gemiddelde van 7 uur per frame, met een aantal beelden te nemen 39 uur volgens een in 2010 door het verhaal van Wired.
Omdat de film illustreert de reflectie
van het licht van elke ondergrond te maken van de grafische stijl iedereen is gekomen om
kennen en de liefde, het werk is bijna onvoorstelbaar. Door het beperken van het ray tracing
technieken om alleen wat het oog kan zien, spelletjes spelen kunt gebruik maken van de techniek
zonder dat je grafische processor voor een (letterlijke) kernsmelting.
Neem een kijkje op de afbeelding hieronder.
Dat is niet een foto, ondanks hoe echt het eruit ziet. Het is een ray-tracing image. Proberen voor te stellen hoeveel kracht nodig is om een beeld te creëren dat er uitziet als deze. Een ray kan worden getraceerd en verwerkt zonder veel problemen, maar wat als dat licht weerkaatst van een object?
Een single-ray kan veranderen in 10 stralen, en die 10 kunnen zetten in 100, enzovoort. De toename exponentieel. Na een punt, stuitert en reflecties buiten de tertiaire en quartaire display afnemende meeropbrengst. In andere woorden, ze vereisen veel meer power te berekenen en weer te geven dan ze waard zijn. Omwille van het renderen van een afbeelding, een grens worden getrokken ergens.
Ray Tracing VoorbeeldNu stel je eens voor, dat 30 tot 60 keer per
tweede. Dat is de hoeveelheid energie vereist voor het gebruik van het ray tracing technieken in
spelletjes. Het is zeker indrukwekkend, toch?
De haalbaarheid van grafische kaarten staat
van het ray tracing zal omhoog gaan naarmate de tijd vordert, en uiteindelijk deze techniek zal
zo gemakkelijk verkrijgbaar als 3D-graphics. Voor nu, hoewel, het ray tracing is
nog steeds beschouwd als de cutting-edge van computer graphics. Hoe werkt pad
tracering in het spel komen?
Wat is Path Tracing?
Path tracing is een type van ray tracing. Het
valt onder die noemer, maar waar het ray tracing was oorspronkelijk een theorie in
1968, path tracing niet op het toneel tot 1986 (en de resultaten waren
niet zo dramatisch als die van nu.)
Vergeet niet de exponentiële toename van stralen
het eerder over had? Path tracing biedt een oplossing voor zien te vinden. Bij het gebruik van pad
u tracering in voor het renderen, de stralen slechts een enkele-ray-per stuiteren. De stralen
niet het volgen van een regel per stuiteren, maar schiet uit in een willekeurige
richting.
Het pad tracing algoritme neemt vervolgens een
aselecte steekproef van alle stralen te maken van de uiteindelijke afbeelding. Dit resulteert in de bemonstering
een verscheidenheid van verschillende types van verlichting, maar vooral globale verlichting.
Een interessante ding over het pad traceren is
dat het effect kan worden geëmuleerd door het gebruik van shaders. Een shader-patch
onlangs verscheen voor de Nintendo Switch-emulator die het u toegestaan spelers
emuleren pad getraceerd global illumination in titels als The Legend of Zelda: Adem van het Wild en Super Mario Odyssey. Terwijl de effecten zien er leuk uit, ze zijn niet zo
compleet als ware pad traceren.
Path tracing is gewoon een vorm van ray
tracing. Terwijl het werd geprezen als de beste manier voor het renderen van afbeeldingen, path tracing
wordt geleverd met zijn eigen gebreken.
Maar in het einde, zowel path tracing en ray tracing resultaat is een absoluut prachtige beelden. Nu de hardware in de consumenten-grade machines een punt heeft bereikt dat het ray tracing is het mogelijk in real-time in video games, de industrie staat klaar om een doorbraak dat is bijna net zo indrukwekkend als de stap van 2D naar 3D graphics.
Echter, het zal nog enige tijd—aantal jaar in ieder geval—vóór de nodige hardware zal worden beschouwd als “betaalbaar.” Als nu ook al de nodige grafische kaarten kosten meer dan $1,000.