Introduzione all'algoritmo Ray Tracing
Ray Tracing Algorithm è la tecnica di sintesi delle immagini di maggior successo. Questa tecnica ha una grande capacità di produrre virtualmente il massimo grado di realismo che è più di quello di altri metodi di rendering scanline. Tuttavia, ciò comporta un costo computazionale maggiore. La grafica computerizzata è diventata il requisito più preliminare nell'attuale mondo digitale. La computer grafica entra in scena quando abbiamo bisogno di creare un'immagine praticamente realistica e di fatto indistinguibile da una normale fotografia scattata. Ci sono molti modi per raggiungere questo obiettivo. Ray Tracing è una di queste tecniche di rendering. Questo è usato per generare un'immagine tracciando il percorso della luce come pixel in un piano dell'immagine e simulandone gli effetti quando si incontrano oggetti virtuali.
Una breve storia
Quando è stato inventato l'algoritmo di ray tracing, si pensava che questa fosse la tecnica migliore per sintetizzare le immagini. Tuttavia, poiché i computer erano molto lenti negli anni '60 e questa tecnica è stata lasciata fuori dal momento che i computer lenti non potevano accelerare con questa tecnica altamente avanzata. Ma da quando le velocità del computer si sono improvvisate esponenzialmente da allora, lentamente questo ha ripreso la sua popolarità ed è diventato uno dei metodi migliori.
Quando / dove viene utilizzato?
L'algoritmo di ray tracing viene utilizzato quando il costo da implementare non è un problema e il tempo per il rendering è tollerato. Questo perché l'algoritmo di ray tracing richiede costi elevati e anche il tempo necessario per il rendering dell'immagine è relativamente elevato.
Quindi, questo algoritmo può essere implementato negli effetti visivi di film / televisione in quanto hanno bisogno di alta definizione e video della migliore qualità.
Tipi di algoritmo di ray tracing:
Per rendere più efficiente il ray tracing, vengono introdotti diversi metodi. Diamo un'occhiata a quegli algoritmi.
1. Algoritmo di ray tracing in avanti
In questa tecnica, il programma innesca i raggi di luce che seguono dalla sorgente all'oggetto. Il ray tracing in avanti è in grado di determinare il colore di ciascun oggetto, tuttavia questa tecnica è inefficiente. Ciò è dovuto al fatto che molti raggi da una fonte di luce non passano mai attraverso il piano visivo e negli occhi.
Inoltre, rintracciare ogni singolo raggio di luce dalla sorgente all'oggetto è solo uno spreco perché non tutti i raggi contribuiscono alla visualizzazione delle immagini. Questo è il motivo per cui la corsa in avanti è anche nota come tracciamento dei raggi luminosi o tracciabilità dei fotoni.
2. Algoritmo di ray tracing all'indietro
Questo metodo viene utilizzato per superare l'inefficienza del metodo di ray tracing inoltro. In questo metodo, il raggio dell'occhio viene creato vicino all'occhio che passa attraverso il piano visivo e nello spazio. Il primo oggetto che colpisce il raggio dell'occhio è l'oggetto che viene visto da quel piano del punto di vista. Una volta che il raggio di luce rimbalza, il ray tracciante calcola l'esatta colorazione e sfumatura di questo punto nel piano della vista. Questo viene ora visualizzato con l'esatto pixel corrispondente sullo schermo del computer. Quindi il ray tracing all'indietro è anche chiamato tracciamento oculare.
Il più grande negativo della traccia all'indietro corrisponde al fatto che assume solo i raggi di luce che attraversano il piano della vista e nell'occhio che arriva all'immagine finale. Questo potrebbe non essere vero in tutti i casi. Supponiamo, ad esempio, che un oggetto sia tenuto su un tavolo e se la luce proviene direttamente da sopra e, se l'oggetto, diciamo che una lente riceve la luce nel punto focale in cui la concentrazione potrebbe essere maggiore. In questo caso, la traccia all'indietro fallirebbe in quanto non avrebbe idea dei raggi in avanti che potrebbero derivare dalla flessione della luce nei punti focali. Quindi la traccia all'indietro può essere utilizzata rigorosamente solo quando c'è una luce uniforme che attraversa l'oggetto.
3. Algoritmo di ray tracing ibrido:
Il ray tracing ibrido è il mix di entrambe le tecniche di ray tracing di cui sopra e questo è stato scoperto per compensare gli svantaggi delle tecniche di ray tracing in avanti e indietro.
Come funziona:
A un certo livello, viene applicata la traccia in avanti e gli algoritmi vengono utilizzati per registrare questi dati e quindi la traccia all'indietro viene applicata a questi dati. La colorazione finale dell'immagine completa viene calcolata in base ai record di traccia sia in avanti che all'indietro.
L'algoritmo di ray tracing è diventato molto popolare grazie alla sua caratteristica di stimolazione realistica dell'illuminazione. Questo è abbastanza efficace rispetto ad altre tecniche di rendering come il scanline ray casting. Gli effetti di riflesso e ombra sono risultati piuttosto semplici dell'utilizzo dell'algoritmo di ray tracing. Il più grande svantaggio, tuttavia, è la sua prestazione, ma è ancora abbastanza vantaggioso rispetto ad altri metodi di rendering come scanline.
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