Въведение в алгоритма на проследяване на Рей
Алгоритъмът за проследяване на лъчите е най-успешната техника за синтезиране на изображения. Тази техника има голяма способност да произведе най-голямата степен на реализъм, която е повече от тази на други методи за изобразяване на сканиране. Това обаче включва по-големи изчислителни разходи. Компютърната графика се превърна в най-предварителното изискване в съвременния дигитален свят. Компютърната графика влиза в картина, когато трябва да създадем изображение на практика, което изглежда много реално и всъщност неразличимо от нормалната снимка, направена. Има много начини да се постигне това. Ray Tracing е една от тези техники за изобразяване. Това се използва за генериране на изображение чрез проследяване на пътя на светлината като пиксели в равнина на изображението и симулиране на неговите ефекти, когато се среща с виртуални обекти.
Кратка история
Когато е изобретен алгоритъм за проследяване на Рей, се е смятало, че това е най-добрата техника за синтезиране на изображения. Въпреки това, тъй като компютрите са били много бавни през 60-те години на миналия век и тази техника е изоставена, тъй като бавните компютри не биха могли да ускорят тази високо напреднала техника. Но тъй като компютърните скорости експоненциално импровизираха оттогава, бавно отново това възобнови популярността си и се превърна в един от най-добрите методи.
Кога / къде се използва?
Алгоритъмът за проследяване на Рей се използва, когато разходите за внедряване не са проблем и се толерира времето за рендериране. Това е така, защото алгоритъмът за проследяване на лъчите се нуждае от големи разходи, а също така времето за изобразяване на изображението е сравнително много голямо.
Следователно, този алгоритъм може да бъде приложен във филмови / телевизионни визуални ефекти, тъй като се нуждаят от видеоклипове с висока разделителна способност и най-добро качество.
Видове алгоритъм на проследяване на Рей:
За да се направи проследяването на лъчите по-ефективно, се въвеждат различни методи. Нека да разгледаме тези алгоритми.
1. Алгоритъм за проследяване на лъчите напред
При тази техника програмата задейства светлинни лъчи, които следват от източника до обекта. Проследяването на лъчи напред може да определи цвета на всеки обект, но тази техника е неефективна. Това се дължи на факта, че много лъчи от светлинен източник никога не влизат през зрителната равнина и в очите.
Освен това проследяването на всеки светлинен лъч от източник до обект е просто загуба, защото не всички лъчи допринасят за визуализацията на изображенията. Това е причината състезателните движения да се наричат също светлинни лъчи или проследяване на фотони.
2. Алгоритъм за проследяване на назад
Този метод се използва за преодоляване на неефективността на метода за проследяване на лъчите. При този метод се създава очен лъч близо до окото, който преминава през зрителната равнина и в космоса. Първият обект, който поразява окото, е обектът, който се вижда от тази гледна точка. След като светлинният лъч отскача наоколо, трасиращият лъч фигурира точното оцветяване и засенчване на тази точка в зрителната равнина. Това вече се показва с точния пиксел на екрана на компютъра. Следователно назад проследяване на лъчите също се нарича проследяване на очите.
Най-големият отрицател на обратно проследяване съответства на факта, че той поема само светлинни лъчи, влизащи през зрителната равнина и в окото, което стига до крайното изображение. Това може да не е вярно във всички случаи. Например, даден обект се държи на маса и ако светлината идва директно от горното и ако обектът, да речем, лещата получава светлината върху фокусната точка, където концентрацията може да бъде повече. В този случай проследяването назад би се провалило, тъй като нямаше представа за предните лъчи, които биха могли да възникнат при огъване на светлина във фокусните точки. Следователно назад проследяване може строго да се използва само когато има равномерен парче светлина, което преминава през обекта.
3. Хибриден алгоритъм за проследяване на лъчите:
Хибридното проследяване на лъчите е комбинацията от двете горепосочени техники за проследяване на лъчите и това е открито, за да компенсира недостатъците на техники за проследяване на движението назад и назад.
Как работи:
До определено ниво се прилага проследяване напред и се използват алгоритми за записване на тези данни и след това обратно проследяване се прилага към тези данни. Окончателното оцветяване на пълната картина се изчислява въз основа както на записи напред, така и назад.
Алгоритъмът за проследяване на Рей стана доста популярен поради характеристиката му на реалистично стимулиране на осветлението. Това е доста ефективно в сравнение с други техники за изобразяване като сканиране на лъчеви лъчи. Отражателните и сенчестите ефекти са доста прости резултати от използването на алгоритъм за проследяване на лъчите. Най-големият недостатък обаче е неговата производителност, но тя все още е доста изгодна в сравнение с други методи за изобразяване като сканиране.
Препоръчителни статии
Това е ръководство за алгоритъм за проследяване на Рей. Тук обсъдихме концепцията, историята, употребите и видовете алгоритъм за проследяване на Рей. Можете да разгледате и другите ни предложени статии, за да научите повече -
- Какво е алгоритъм | Защо е важно?
- Алгоритъм в програмирането | Определение | Примери
- Структури на данни и алгоритми Интервю въпроси
- Ръководство за това, което е невронни мрежи?