Проміння проміння та об'єктно-рендеринг?

На курсах графіки внутрішньої графіки зазвичай є проект, який просить побудувати промінь-прослідник для візуалізації сцени. Багато учнів графіки, які вступають до середньої школи, кажуть, що хочуть працювати над відстеженням променів. І все ж здається, що трасування променів - це мертве поле у ​​таких місцях, як SIGGRAPH тощо.

Чи справді найкращий спосіб точно відобразити сцену з усіма бажаними підсвітками тощо, чи це лише повільне (читання неінтерактивне) виконання променів-променів, що робить їх нецікавими, чи є щось інше?

Raytracing - це дуже приємний та інтуїтивно зрозумілий алгоритм, і це більш фізично реалістичний спосіб опису освітлення сцени, ніж растрізація, але:

• Рейсинг проходить повільно, особливо якщо ви хочете реалізувати реалістичніші ефекти, що відрізняють його від растеризації (наприклад, заломлення, відбиття, розмиття руху, м'які тіні), оскільки це означає створення набагато більше променів на піксель.
• Більшість людей не можуть визначити різницю між реальними та підробленими ефектами, що, на мою думку, є ключовим моментом. Мета алгоритму практичного візуалізації - створити фотореалістичне зображення сцени найефективнішим способом, і саме зараз Растерізація, хоча і використовує безліч хаків, це дуже добре виконує.
• Існує багато інших практичних обмежень Raytracing порівняно з рендерінгом: слабке зіставлення та зсув, відображення з обмеженим інстанцією тощо.

Навіть у неінтерактивних додатках, таких як фільми, Raytracing використовується дуже мало через свої обмеження. Pixar тільки почав використовувати Raytracing в автомобілі, і лише для деяких конкретних ефектів віддзеркалення ( Ray Tracing для фільму "Автомобілі" ).

Ось чудова стаття, яка більш докладно описує сучасний стан Raytracing та його переваги та недоліки: State of Ray Tracing (в іграх) .

Основне трасування променів має головну проблему, пов'язану з навколишнім світлом. Більшість моделей освітлення розглядають навколишнє світло як постійний фактор, що пронизує ефір. Хоча трасування променів чудово підходить для обчислення віддзеркалень, воно страждає від чисельної нестабільності та складних тестів перетину поверхні. Трасування променів може не грати добре з апаратним прискореним візуалізацією, оскільки рекурсія відіграє головну роль у визначенні освітленості для будь-якого конкретного пікселя. Базове трасування променів обчислювально дуже дороге.

Радіостанція краще обробляє навколишнє світло тим, що вона розглядає всі об'єкти навколишнього середовища як джерела світла, створюючи модель освітлення, яка певним чином реалістичніша, ніж відстеження променів. За допомогою радіовипромінювання в сцені є фіксована кількість полігонів, і обчислення піддаються апаратному прискоренню.

В кінцевому рахунку, переміщення променів - це не найкращий спосіб відображення сцени, але це складова хорошої стратегії візуалізації. Висока обчислювальна вартість та погане освітлення навколишнього середовища є серйозними ударами проти трасування променів. Оскільки робота над темою дослідження триває , але, здається, вона зосереджена на апаратному прискоренні.

Я б не сказав, що відстеження променів / відстеження шляхів мертве ... якщо що-небудь, відбулося досить велике пожвавлення інтересу населення до цієї галузі через властивого паралелізму багатьох пов'язаних алгоритмів у цій галузі в поєднанні зі швидкістю Системи на основі GPU, які дозволяють обчислювати мільйони променів за секунду. До цього додається гнучкість у конвеєрі візуалізації, завдяки чому більш загальні мови, такі як CUDA та OpenCL, дозволяють розробникам використовувати паралельну функціональність GPU без необхідності явного використання графічного конвеєра OpenGL, як початкові методи GPGPU. Деякі помітні основні приклади досліджень тривалого трасування шляху включають:

• Дослідження Даніеля Поля та інших в групі Intel Advanced Render
• Двигун Optix від Nvidia
• У минулому році SIGGRAPH включав кілька курсів синтезу зображень в Монте-Карло, а також обговорення останніх методів оцінки щільності фотонів.

Нарешті, вам належить багато досліджувати методи оптимізації глобальної проблеми освітлення, включаючи точкову глобальну освітленість, фотонне картографування та пов'язані з ними оптимізації, вдосконалене моделювання зовнішнього вигляду (включаючи методи, керовані даними), кераційне опромінення тощо тощо.