Inleiding tot Ray Tracing Algorithm
Ray Tracing Algorithm is de meest succesvolle techniek voor het synthetiseren van afbeeldingen. Deze techniek heeft een groot vermogen om vrijwel de grootste mate van realisme te produceren, wat meer is dan die van andere scanline-renderingmethoden. Dit brengt echter hogere rekenkosten met zich mee. Computergrafiek is de eerste vereiste geworden in de huidige digitale wereld. Computerafbeeldingen komen in beeld wanneer we een afbeelding moeten maken die er vrijwel echt uitziet en in feite niet te onderscheiden is van een normale foto. Er zijn veel manieren om dit te bereiken. Ray Tracing is een van dergelijke renderingtechnieken. Dit wordt gebruikt voor het genereren van een afbeelding door het pad van het licht als pixels in een vlak van de afbeelding te volgen en de effecten ervan te simuleren bij ontmoeting met virtuele objecten.
Een korte geschiedenis
Toen het Ray-traceringsalgoritme werd uitgevonden, dacht men dat dit de beste techniek was om beelden te synthetiseren. Omdat computers in de jaren zestig erg traag waren en deze techniek is weggelaten, omdat trage computers deze zeer geavanceerde techniek niet konden bereiken. Maar aangezien computersnelheden sindsdien exponentieel waren improviserend, hervatte dit langzaam zijn populariteit en werd het een van de beste methoden.
Wanneer / waar het wordt gebruikt?
Ray tracing-algoritme wordt gebruikt wanneer de implementatiekosten geen probleem vormen en de tijd om te renderen wordt getolereerd. Dit komt omdat ray tracing-algoritme hoge kosten vereist en ook de tijd om het beeld weer te geven relatief erg hoog is.
Vandaar dat dit algoritme kan worden geïmplementeerd in visuele effecten van film / televisie, omdat ze high definition en video's van de beste kwaliteit nodig hebben.
Typen Ray Tracing-algoritme:
Om ray tracing efficiënter te maken, zijn er verschillende methoden die worden geïntroduceerd. Laten we naar die algoritmen kijken.
1. Forward Ray Tracing Algorithm
Bij deze techniek activeert het programma lichtstralen die volgen van bron tot object. Voorwaartse straaltracering kan de kleur van elk object bepalen, maar deze techniek is inefficiënt. Dit komt door het feit dat veel stralen van een lichtbron nooit door het kijkvlak en in het oog komen.
Ook is het opsporen van elke lichtstraal van bron tot object gewoon zonde, omdat niet alle stralen bijdragen aan de visualisatie van de afbeeldingen. Dit is de reden waarom voorwaarts racen ook bekend staat als traceren met lichtstralen of traceren met fotonen.
2. Achterwaarts Ray Tracing-algoritme
Deze methode wordt gebruikt om de inefficiëntie van de methode voor het doorzenden van straalstralen te overwinnen. Bij deze methode wordt oogstraal gecreëerd nabij het oog dat door het kijkvlak en in de ruimte gaat. Het eerste object dat een oogstraal raakt, is het object dat vanuit dat gezichtsveld wordt gezien. Zodra de lichtstraal rond stuitert, geeft ray tracer de exacte kleur en schaduw van dit punt in het kijkvlak weer. Dit wordt nu weergegeven op de exacte overeenkomstige pixel op het computerscherm. Daarom wordt achteruitstraaltracering ook wel eye-tracking genoemd.
Het grootste negatieve punt van achterwaartse tracering komt overeen met het feit dat alleen lichtstralen worden aangenomen die door het kijkvlak en in het oog komen en bij het uiteindelijke beeld komen. Dit is misschien niet in alle gevallen waar. Stel bijvoorbeeld dat een object op een tafel wordt gehouden en als het licht rechtstreeks van het bovenstaande komt en als het object, bijvoorbeeld, een lens het licht op het brandpunt ontvangt waar de concentratie meer kan zijn. In dit geval zou achterwaarts traceren mislukken omdat het geen idee zou hebben van de voorwaartse stralen die zouden kunnen ontstaan door lichtbuigen op de brandpunten. Daarom kan achterwaarts volgen alleen strikt worden gebruikt als er een gelijkmatige lichtflits door het object gaat.
3. Hybride straalzoekalgoritme:
Hybride straalopsporing is de mix van beide bovenstaande straalopsporingstechnieken en dit is ontdekt om de nadelen van voorwaartse en achterwaartse straalopsporingstechnieken te compenseren.
Hoe het werkt:
Tot op een bepaald niveau wordt voorwaartse tracering toegepast en worden algoritmen gebruikt om deze gegevens vast te leggen en vervolgens wordt achterwaartse tracering toegepast op deze gegevens. De uiteindelijke kleuring van het volledige beeld wordt berekend op basis van zowel voorwaartse als achterwaartse traceerrecords.
Ray-traceringsalgoritme werd behoorlijk populair vanwege de functie van realistische stimulatie van verlichting. Dit is vrij efficiënt in vergelijking met andere renderingtechnieken zoals scanline ray casting. Reflectie- en schaduweffecten zijn vrij eenvoudige resultaten van het gebruik van ray tracing-algoritme. Het grootste nadeel is echter de prestaties, maar het is nog steeds behoorlijk voordelig ten opzichte van andere renderingmethoden zoals scanline.
Aanbevolen artikelen
Dit is een gids geweest voor het traceringsalgoritme van Ray. Hier hebben we het concept, de geschiedenis, het gebruik en de soorten Ray-traceringsalgoritme besproken. U kunt ook onze andere voorgestelde artikelen doornemen voor meer informatie -
- Wat is een algoritme | Waarom is het belangrijk?
- Algoritme in programmeren | Definitie | Voorbeelden
- Datastructuren en algoritmen Interviewvragen
- Gids voor Wat is neurale netwerken?