اگر اخیراً حتی کوچکترین اخبار بازی و گرافیک glancetowards را نیز به دست آورده اید ، آخرین و بزرگترین حروف کلیدی: ردیابی اشعه را شنیده اید. همچنین ممکن است شما یک کلمه صدایی مشابه به نام ردیابی مسیر را شنیده باشید. و شما می توانید کاملاً مورد بخشش قرار گیرید که به طور کامل نمی دانید که کدام یک از فرآیندها چیست.
یک توضیح ساده این است که هر دو روش ردیابی و اشعه ، تکنیک های گرافیکی هستند که منجر به نمایش واقعی تر با هزینه قابل توجهی می شوند. قدرت محاسباتی. در YouTube یک ویدیوی Minecraft وجود دارد که جنبه های خاصی از استفاده از پرتونگاری را به روشی واضح نشان می دهد ، اما همچنین استرس آن را بر روی یک سیستم نشان می دهد.
اگر این تنها توضیحی است که شما نیاز دارید ، عالی! اما اگر می خواهید عمیق شوید و دریابید که هر تکنیک چگونه کار می کند و به همین دلیل شرکت های سخت افزاری GPU ثروت کمی را برای ردیابی-capablecard شارژ می کنند ، در ادامه بخوانید.
مجسم سازی و گرافیک رایانه ای
هر تصویری که می بینید در صفحه رایانه نمایش داده می شود به عنوان آن تصویر شروع نمی شود. این به صورت تصویر شایع یا تصویر برداری شروع می شود. یک تصویر شطرنجی از مجموعه پیکسلهای سایه دار تشکیل شده است.
یک تصویر بردار بر اساس فرمول های ریاضی است که بدان معنی است که می توان تصویر را تقریباً به طور نامحدود در اندازه افزایش داد. روند نزولی تصاویر برداری این است که دستیابی به جزئیات دقیق تر دشوار است. تصاویر وکتور بهترین استفاده در صورت نیاز به چند رنگ است. مهمترين استحكام شكل گيري ، استفاده از آن بخصوص در مقايسه با تكنيك هايي مانند رديابي اشعه است. GPU ، واحد پردازش orgraphics شما ، به بازی می گوید برای ایجاد یک تصویر سه بعدی از تصاویر کوچک ، اغلب مثلث ها. این مثلث ها به پیکسل های فردی تبدیل شده و سپس از طریق سایه بان قرار داده می شوند تا تصویری را که می بینید روی صفحه ایجاد کنید. <ص><برزیلی>Rasterization از مدتها قبل به دلیل سرعت پردازش در گرافیک بازی forvideo گزینه مورد استفاده قرار گرفته است ، اما فناوری فعلی اما در حال حاضر در برابر محدودیتهای خود دست به دست می شود و تکنیک های پیشرفته تری به مرحله بعدی نیاز دارند. مرحله. این همان جایی است که مسیر راهپیمایی وارد می شود.
همانطور که تصویر زیر نشان می دهد ، ردیابی ری به مراتب واقع گرایانه تر از تعطیلات است. به بازتاب های قابلمه تیتا و قاشق نگاه کنید.
ردیابی چیست؟
در سطح سطح ، ردیابی اشعه یک اصطلاح anumbrella است که به معنای همه چیز از یک تقاطع منفرد از نور و به منظور تکمیل فوتورئالیسم است. در متنی متداول امروزه ، ردیابی پرتویی به یک تکنیک رندرینگ اشاره دارد که از یک نقطه تنظیم شده ، از پرتو نور (در پیکسل) پیروی می کند و نحوه واکنش در هنگام اجسام اجسام را شبیه سازی می کند.
به دیوار اتاق که در آن قرار دارید نگاه کنید. آیا یک منبع نور بر روی دیوار وجود دارد یا اینکه نور از دیوار از منبع دیگر منعکس شده است؟ گرافیک ردیابی شده از چشم شما شروع می شود و خط دید خود را به دیوار دنبال می کنید ، و سپس مسیر نور را ازدیوار به منبع نور باز می گردد.
نمودار فوق چگونگی این کارها. دلیل شبیه سازی "چشم" (دوربین موجود در این دیاگرام) کاهش بار در GPU است. چرا؟ خوب ، ردیابی اشعه کاملاً جدید نیست. واقعاً مدتی است پیکسار از تکنیک های ردیابی اشعه برای ایجاد بسیاری از فیلم های خود استفاده می کند ، اما گرافیک های با فریم وفاداری با فریم در فریم در قطعنامه هایی که پیکسار به دست می آورد ، زمان می برد.
تعداد زیادیاز زمان. برخی فریم در دانشگاه هیولاهر کدام 29 ساعت گزارش شده است. داستان اسباب بازی 3به طور متوسط 7 ساعت در هر قاب طول می کشد ، برخی از قاب ها طبق یک داستان سال 2010 از Wired) 39 ساعت طول می کشند.
از آنجا که فیلم نشانگر نور بازتاب از هر سطحی است تا سبک گرافیکی را ایجاد کند که همه از آن به عشق و علاقه رسیده اند ، بار کار تقریباً غیرقابل تصور است. با محدود کردن تکنیک های ردیابی پرتویی فقط به آنچه چشم می تواند ببیند ، بازی ها می توانند از تکنیکی استفاده کنند که باعث می شود پردازنده گرافیکی شما یک ذوب (لفظی) داشته باشد.
به تصویر زیر نگاهی بیندازید.
علی رغم اینکه واقعی به نظر می رسد ، این عکس نیست. این یک تصویر با اشعه است. سعی کنید تصور کنید چقدر نیرو لازم است تا تصویری ایجاد شود که به این شکل باشد. بدون اشكال می توان یك پرتوی را ردیابی و پردازش كرد ، اما چه موقعی كه این اشعه از یك شیء خاموش شود؟
یک پرتوی واحد می تواند به 10 پرتوی تبدیل شود و آن 10 می توانند به 100 و غیره تبدیل شوند. افزایش نمایی است. پس از یک نقطه ، پرش ها و بازتاب های فراتر از نمایش سوم و چهارم از بازده کاهش می یابد. به عبارت دیگر ، آنها برای محاسبه و نمایش به مراتب بیشتر از آنچه ارزش دارند ، نیاز دارند. به منظور ارائه تصویر ، باید در جایی محدودیت ایجاد شود.
اکنون تصور کنید 30 تا 60 بار آزار و اذیت این میزان توان مورد نیاز برای استفاده از تکنیک های ردیابی پرتوهای شمش است. مطمئناً چشمگیر است ، درست است؟
دستیابی کارتهای گرافیکی که قابلیت ردیابی اشعه را دارند ، با گذشت زمان بیشتر می شود ، و در نهایت این تکنیک به همان اندازه گرافیک های سه بعدی قابل استفاده خواهد بود. با این وجود ، اکنون ردیابی پرتوهای برجسته گرافیک رایانه در نظر گرفته شده است. بنابراین چگونه pathtracing شروع به کار می کند؟
ردیابی مسیر چیست؟
ردیابی مسیر نوعی ردیابی پرتویی است. در زیر آن چتر رخ می دهد ، اما در جایی که ردیابی اشعه در اصل تئوریزه شده در سال 1989 بود ، ردیابی مسیر تا سال 1986 بر روی صحنه نیامد (و نتایج به همان اندازه نتایج دراماتیک نبود.)
افزایش نمایی اشعه را به خاطر بسپارید. زودتر؟ ردیابی مسیر راه حلی برای آن ارائه می دهد. در هنگام استفاده از مسیریاب برای رندر ، پرتوهای تنها در هر گزاف گویی یک پرتوی واحد تولید می کنند. پرتوهای مرتب سازی شده در هر گزاف گویی پیروی نمی کنند ، بلکه در یک مسیر تصادفی قرار می گیرند
سپس الگوریتم ردیابی مسیر ، نمونه گیری تصادفی از همه اشعه ها را می گیرد تا تصویر نهایی ایجاد شود. این منجر به نمونه برداری از انواع مختلف از نور ، اما به ویژه روشنایی جهانی می شود.
نکته جالب در مورد ردیابی مسیر ، این اثر را می توان با استفاده از سایه بانها تقلید کرد. اخیراً یک shader برای یک شبیه ساز Nintendo Switch پدید آمده است که به بازیکنان اجازه می دهد مسیر را از تذهیب جهانی در عناوینی مانند Legend of Zelda: Breath of the Wildو Super Mario Odyssey به نمایش بگذارند.جلوه های خوب به نظر می رسند ، به عنوان ردیابی مسیر واقعی کاملاً کامل نیستند.
ردیابی مسیر فقط یکی است فرم raytracing. در حالی که به عنوان بهترین راه برای ارائه تصاویر مورد استقبال قرار گرفت ، ردیابی مسیر با نقص های خاص خود به وجود آمده است. اکنون که سخت افزار موجود در ماشین های درجه مصرف کننده به جایی رسیده است که ردیابی پرتوهای در زمان واقعی در بازی های ویدیویی امکان پذیر است ، صنعت آماده است تا پیشرفتی را تجربه کند که تقریباً به اندازه مرحله 2D تا گرافیک سه بعدی چشمگیر باشد.
با این حال ، هنوز زمان لازم خواهد بود - حداقل چند سال - قبل از اینکه سخت افزار لازم "مقرون به صرفه تلقی شود". از هم اکنون ، حتی کارتهای گرافیکی لازم بیش از 1000 دلار قیمت دارند.