Ray Tracing a renderowanie obiektowe?


19

Kursy grafiki wstępnej zwykle mają projekt, w którym prosi się o zbudowanie ray tracera do renderowania sceny. Wielu studentów grafiki rozpoczynających naukę w grad grad mówi, że chcą pracować nad ray tracingiem. A jednak wydaje się, że ray tracing jest martwym polem w miejscach takich jak SIGGRAPH itp.

Czy ray tracing jest naprawdę najlepszym sposobem na dokładne odwzorowanie sceny przy dowolnym pożądanym oświetleniu itp. I czy to tylko powolne (odczytanie nieinteraktywne) działanie znaczników promienia sprawia, że ​​są nieciekawe, czy może jest coś jeszcze?


Może ray tracing to już skończona sprawa.
Dave Clarke

Myślę, że tytuł pytania wymaga edycji, Raytracing to renderer oparty na pikselach, być może powinien zostać przeformułowany jako „Raytracing vs. renderowanie obiektowe” lub „Raytracing vs Rasterization”
aaecheve

Zmodyfikuję tytuł.
Suresh

@DaveClarke: Nie wiesz, co to znaczy?
Suresh

Żadnych badań do zrobienia - powinienem unikać slangu.
Dave Clarke

Odpowiedzi:


11

Raytracing jest bardzo ładnym i intuicyjnym algorytmem i jest bardziej fizycznie realistycznym sposobem opisywania oświetlenia sceny niż rasteryzacja, ale:

  • Śledzenie promieni jest powolne, szczególnie jeśli chcesz zastosować bardziej realistyczne efekty, które odróżniają go od rasteryzacji (np. Załamanie, odbicie, rozmycie ruchu, miękkie cienie), ponieważ oznacza to wytworzenie o wiele większej liczby promieni na piksel.
  • Większość ludzi nie potrafi odróżnić rzeczywistych od fałszywych efektów, co wydaje mi się kluczowe. Celem praktycznego algorytmu renderowania jest stworzenie fotorealistycznej reprezentacji sceny w najbardziej efektywny sposób, a teraz rasteryzacja, chociaż wykorzystuje wiele hacków, osiąga to bardzo dobrze.
  • Istnieje wiele innych praktycznych ograniczeń Raytracing w porównaniu do renderera rasteryzacji: słabe wygładzanie krawędzi i mapowanie przemieszczeń, ograniczone wystąpienie itp.

Nawet w nieinteraktywnych aplikacjach, takich jak filmy, Raytracing jest używany bardzo mało ze względu na jego ograniczenia. Pixar zaczął używać Raytracing tylko w samochodach i tylko dla niektórych specyficznych efektów odbicia ( Ray Tracing w filmie „Samochody” ).

Oto doskonały artykuł, który bardziej szczegółowo opisuje aktualny stan Raytracing oraz jego zalety i wady: State of Ray Tracing (w grach) .


8

Podstawowy ray tracing ma poważny problem związany ze światłem otoczenia. Większość modeli oświetlenia traktuje światło z otoczenia jako stały czynnik przenikający eter. Podczas gdy śledzenie promieni doskonale nadaje się do obliczania odbić, cierpi na niestabilność numeryczną i skomplikowane testy przecięcia powierzchni. Śledzenie promieni może nie działać dobrze z renderowaniem przyspieszanym sprzętowo, ponieważ rekurencja odgrywa ważną rolę w określaniu oświetlenia dla określonego piksela. Podstawowe śledzenie promieni jest bardzo drogie obliczeniowo.

Radiosity lepiej radzi sobie ze światłem otoczenia, ponieważ traktuje wszystkie obiekty w otoczeniu jako źródła światła, tworząc model oświetlenia, który jest w pewien sposób bardziej realistyczny niż śledzenie promieni. Dzięki rozwiązaniu radiosity na scenie jest ustalona liczba wielokątów, a obliczenia podlegają przyspieszeniu sprzętowemu.

Transmitowanie promieniami nie jest najlepszym sposobem renderowania sceny, ale stanowi element dobrej strategii renderowania. Wysokie koszty obliczeniowe i słabe oświetlenie otoczenia stanowią poważne ataki na śledzenie promieni. Ponieważ temat badań jest w toku , prace koncentrują się na akceleracji sprzętowej.


Zauważ, że jednym z najczęstszych sposobów wykonywania radości (w szczególności radzenia sobie z wszelkimi szczegółowymi aspektami funkcji radia i ogólnymi funkcjami promieniowania) jest śledzenie promieni! Rzeczywiście, śledzenie promieni i radość są zarówno przybliżeniami równania renderowania.
Steven Stadnicki

Prawda, że. Podstawowa metoda radiosity (jak to jest w przypadku oksymoronu?) Wymaga czegoś takiego jak raytracingu dla specularity i refleksji.
John Percival Hackworth

4

Nie powiedziałbym, że śledzenie promieniami / śledzenie ścieżek jest martwe ... w ogóle nastąpiło odrodzenie zainteresowania w tej dziedzinie ze względu na nieodłączną równoległość wielu powiązanych algorytmów w tym obszarze w połączeniu z prędkością Systemy oparte na GPU, które umożliwiają obliczanie milionów promieni na sekundę. Do tego dochodzi elastyczność w renderowaniu, którą umożliwiają bardziej ogólne języki, takie jak CUDA i OpenCL, które pozwalają programistom na wykorzystanie równoległej funkcjonalności GPU bez konieczności jawnego korzystania z potoku graficznego OpenGL, tak jak w przypadku początkowych technik GPGPU. Niektóre znaczące przykłady ciągłych badań nad śledzeniem ścieżki obejmują:

  • Badanie Daniela Pohla i innych w grupie Intel Advanced Render
  • Silnik Optix firmy Nvidia
  • W ubiegłym roku SIGGRAPH obejmował kilka kursów dotyczących syntezy obrazu Monte Carlo, a także dyskusję na temat najnowszych technik szacowania gęstości fotonów.

Na koniec masz wiele badań dotyczących technik optymalizacji problemu globalnego oświetlenia, w tym globalnego oświetlenia punktowego, mapowania fotonów i powiązanych optymalizacji, zaawansowanego modelowania wyglądu (w tym metod opartych na danych), buforowania natężenia napromienienia itp. Itp.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.