Трассировка лучей

— это технология рендеринга
используемый в компьютерной графике для моделирования взаимодействия света с объектами в виртуальной среде. Она позволяет получать невероятно реалистичные и детализированные изображения, отслеживая путь отдельных лучей света при их взаимодействии с 3D-объектами. Эта технология позволяет моделировать такие сложные явления, как отражения, преломления, тени и глобальное освещение, которые трудно реализовать с помощью традиционных методов рендеринга.

Вот несколько ключевых моментов, касающихся технологии трассировки лучей:

Принцип работы трассировки лучей:

Генерация лучей.
Из виртуальной камеры генерируются лучи, представляющие собой путь света от глаза зрителя через каждый пиксель изображения.

Проверка пересечений.
Лучи проходят через сцену, проверяясь на пересечение с 3D-объектами. Если пересечение происходит, свойства поверхности (такие как цвет, текстура и отражательная способность) используются для расчета цвета данного пиксела.

Рекурсивная трассировка лучей.
В более продвинутых реализациях для получения таких эффектов, как отражение и преломление, трассируются дополнительные лучи. Например, отраженный луч может быть отслежен для имитации отражающих поверхностей, а преломленный — для имитации прозрачных материалов, таких как стекло.

Глобальное освещение.
Трассировка лучей позволяет моделировать взаимодействие света с окружающей средой, включая косвенное освещение. Это позволяет создавать более реалистичные сцены, поскольку свет отражается от поверхностей и влияет на цвета и тени других объектов.

Преимущества трассировки лучей:

Реалистичность.
Трассировка лучей позволяет получать очень реалистичные изображения за счет точного моделирования поведения света.

Визуальная достоверность.
Она позволяет создавать реалистичные отражения, мягкие тени и другие сложные визуальные детали, повышающие общее качество визуализируемых изображений.

Динамическое освещение.
Трассировка лучей позволяет создавать динамические эффекты освещения, при которых источники света и тени могут меняться в реальном времени при движении объектов или изменении условий освещения.

Проблемы и аппаратное ускорение:

Интенсивность вычислений.
Трассировка лучей может требовать больших вычислительных затрат, особенно в сложных сценах. Для трассировки лучей в реальном времени часто требуется мощное оборудование.

Аппаратное ускорение.
Современные видеокарты (GPU) имеют специализированное оборудование (например, RT-ядра в графических процессорах NVIDIA), предназначенное для ускорения вычислений при трассировке лучей. Это делает трассировку лучей в реальном времени возможной для таких приложений, как видеоигры.

Области применения:

Игры.
Трассировка лучей используется в видеоиграх для улучшения графики и создания более захватывающих впечатлений.

Кино и анимация.
Трассировка лучей широко используется в киноиндустрии для создания спецэффектов и фотореалистичных CGI-сцен.

Архитектурная визуализация.
Архитекторы и дизайнеры используют трассировку лучей для создания реалистичных визуализаций зданий и интерьеров.

Дизайн изделий.
Трассировка лучей используется в дизайне изделий для создания реалистичных прототипов и визуализации изделий перед их производством.

Итог

[Как выбрать видеокарту для компьютера (ПК)]
На момент моего последнего обновления в сентябре 2021 года технология трассировки лучей стремительно развивалась, и вполне вероятно, что с тех пор в этой области произошли дальнейшие изменения.