▷ מהי רסטוריזציה ומה ההבדל שלה בהתחקות קרניים

לאחר השחרור הקרוב של כרטיסי הגרפיקה החדשים של Nvidia RTX. רצינו לכתוב מאמר על מה זה רסטוריזציה ומה ההבדל שלו עם ריי טרייקינג. מוכנים לדעת כל מה שצריך לדעת על טכנולוגיה זו? נתחיל!

מהי ההבדל בין רסטרוריזציה וריי-ריי

גרפיקה ממוחשבת בזמן אמת השתמשה זה מכבר בטכניקה המכונה "רסטרזציה" כדי להציג אובייקטים תלת מימדיים על גבי מסך דו ממדי. זוהי טכניקה מהירה והתוצאות הפכו טובות מאוד במהלך השנים האחרונות, אם כי היא אינה טובה כמו שיכולה להתחקות אחר קרניים.

בעזרת טכניקת הגסטר, האובייקטים שרואים על המסך נוצרים מתוך רשת של משולשים וירטואליים, או מצולעים, היוצרים מודלים תלת מימדיים של חפצים. ברשת וירטואלית זו, פינות כל משולש, המכונות קודקודים, מצטלבות את קודקודי המשולשים האחרים בגדלים וצורות שונות. בגלל זה, הרבה מידע משויך לכל קודקוד, כולל מיקומו בחלל, כמו גם מידע על צבע, טקסטורה ו"הרגיל "שלו, המשמש לקביעת מראה פני השטח של האובייקט..

מחשבים ממירים אז את המשולשים של דגמי התלת מימד לפיקסלים, או נקודות על גבי מסך דו מימדי. ניתן להקצות לכל פיקסל ערך צבע ראשוני מהנתונים המאוחסנים בקודקודי המשולש. עיבוד פיקסל נוסף או "הצללה", הכולל שינוי צבע הפיקסל על סמך האופן בו אורות בסצינה פוגעים בפיקסל, והפעלת טקסטורה אחת או יותר על הפיקסל, משתלבים כדי ליצור את הצבע הסופי שהוחל על פיקסל אחד.

אנו מסכמים את מיטב מדריכי החומרה שצריכים לעניין אותך:

• המעבדים הטובים ביותר בשוק לוחות האם הטובים ביותר בשוק זיכרון ה- RAM הטוב ביותר בשוק כרטיסים גרפיים הטובים ביותר בשוק SSDs הטובים ביותר בשוק

זה אינטנסיבי חישובי, מכיוון שישנם מיליוני מצולעים המשמשים לכל דגמי האובייקטים בסצינה, וכ -8 מיליון פיקסלים במסך 4K. לכל זה עלינו להוסיף כי כל תמונה שמוצגת על גבי מסך מתעדכנת בדרך כלל 30 עד 90 פעמים בשנייה. כמו כן, מאגרי זיכרון, המרחב הזמני שהוקצה להאיץ דברים, משמשים להצגת מסגרות מראש לפני שהן מוצגות על המסך.

עומק או "חיץ z" משמשים גם לאחסון מידע על עומק הפיקסלים כדי להבטיח שמוצגים אובייקטים קדמיים במיקום xy של מסך הפיקסלים, והאובייקטים שמאחורי האובייקט הקדמי ביותר נותרו מוסתרים. זו הסיבה לכך שמשחקי מחשב מודרניים ועשירים בצורה גרפית מסתמכים על GPUs רב עוצמה, המסוגלים למיליוני חישובים רבים בכל שנייה.

ריי מעקב עובד בצורה שונה לחלוטין. בעולם האמיתי, חפצי התלת מימד שאנו רואים מוארים על ידי מקורות אור, והפוטונים המרכיבים את האור יכולים להקפיץ מאובייקט אחד למשנהו לפני שהם מגיעים לעיני הצופה. כמו כן, אור יכול להיות חסום על ידי אובייקטים מסוימים, יצירת צללים, או אור יכול להשתקף מאובייקט אחד למשנהו, כמו כאשר אנו רואים תמונות של אובייקט אחד המשתקפות על פני השטח של אחר. יש לנו גם שבירות, הגורמות לשינוי במהירות האור ובכיווןו כאשר הוא עובר דרך חפצים שקופים או שקופים למחצה, כמו זכוכית או מים.

Ray Tracing משחזר את האפקטים הללו, זו טכניקה שתוארה לראשונה על ידי ארתור אפל מ- IBM, בשנת 1969. טכניקה זו מתחקה אחר נתיב האור העובר בכל פיקסל על משטח צפייה דו ממדי והופך אותו למודל תלת ממדי של הסצינה. הפריצה העיקרית הבאה הגיעה עשור לאחר מכן בעיתון משנת 1979 שכותרתו "מודל תאורה משופר למסכים מוצלים", טרנר ווייטט, כיום חבר במחקר Nvidia, הראה כיצד לתפוס השתקפות, צל ושבירה בעזרת ריי מעקב.

בעזרת הטכניקה של Whitted, כאשר הברק מכה באובייקט בזירה, מידע על צבע ותאורה בנקודת ההשפעה על פני האובייקט תורם לצבע הפיקסלים ולרמת התאורה. אם הקורה מקפיצה או עוברת על פני משטחים של חפצים שונים לפני שהיא מגיעה למקור האור, מידע הצבע והתאורה מכל אותם אובייקטים יכול לתרום לצבע הסופי של הפיקסל.

אנו ממליצים לך להתקין את אובונטו טוויק באובונטו 16.04

זוג מסמכים נוסף בשנות השמונים הניח את שאר הבסיס האינטלקטואלי למהפכת הגרפיקה הממוחשבת, שהפכה את אופן היצירה של סרטים. בשנת 1984, רוברט קוק, תומאס פורטר ולורן קרפנטר מלוקאספילם, פירטו כיצד ריי טרייקינג יכול לשלב כמה טכניקות סינמטוגרפיות נפוצות כמו טשטוש תנועה, עומק שדה, חצי אור, שקיפות והשתקפויות מטושטשות שעד אז, רק הם יכולים להיווצר באמצעות מצלמות. שנתיים לאחר מכן, עבודתו של פרופסור CalTech ג'ים קאג'יה, "משוואת העיבוד", השלימה את עבודת מיפוי האופן בו נוצרו גרפיקה ממוחשבת לפיזיקה כדי לייצג טוב יותר את אופן פיזור האור. בסצנה.

בשילוב כל המחקר הזה עם GPUs מודרניים, התוצאות הן תמונות שנוצרו על ידי מחשב הלוכדות צללים, השתקפויות ושבירות בדרכים שניתן להבחין בהן בתמונות או בסרטוני וידאו אמיתיים. הריאליזם הזה הוא הסיבה שריי טרייקינג הגיע לכבוש את הקולנוע המודרני. התמונה הבאה שנוצרה על ידי אנריקו סריקה באמצעות OctaneRender, מראה עיוות של משיכות זכוכית במנורה, תאורה מפוזרת בחלון וזכוכית חלבית בפנס ברצפה המשתקפת בתמונת המסגרת.

מעקב אחר ריי הוא טכניקה תובענת כוח במיוחד, וזו הסיבה שיצרני הסרטים סומכים על מספר גדול של שרתים או חוות כדי ליצור את הקלעים שלהם בתהליך שיכול לקחת ימים, אפילו שבועות, לייצר אפקטים מיוחדים מורכבים. אין ספק, גורמים רבים תורמים לאיכות הכוללת של ביצועי גרפיקה ומעקב אחר קרניים. לאמיתו של דבר, מכיוון שמעקב אחר קרניים הוא כה אינטנסיבי בחישוב, הוא משמש לרוב לייצוג האזורים או האובייקטים בסצנה המפיקים תועלת מרבית מהאיכות הוויזואלית והריאליזם של הטכניקה, בעוד שאר הסצנה זה מעובד באמצעות רסטרוריזציה.

מה חשבת על המאמר שלנו על מה זה רסטרזציה? האם מצאתם את זה מעניין? אנו מצפים לתגובותיכם!