Обикновено сцена постановено използване проследяване път. Отличителна възползва от тази снимка е "мекотата" на сенки и "гладкостта" на осветление.
Проследяване на пътя (инж проследяване пътя.) - техника, в компютърната графика рендиране. която се стреми да симулират физическо поведение на светлината най-близо до реалния, колкото е възможно. Проследяване път е обобщение на традиционната рейтрейсинг на, алгоритъм, който проследява лъчи в посока от виртуалната камера през пространството (Engl проследяване на лъчите.); лъч "скача" на обекти, стига докато напълно се абсорбира или разсейва. Качеството на изображенията, получени с помощта на плана за проследяване обикновено е по-добро от качеството на изображенията, получени чрез други методи за рендиране, обаче, проследяване на пътя много по-скъпо изпълнение.
Проследяване на пътя е най-лесният, най-точните с физическата страна и най-бавния метод ефективност при визуализиране. Проследяване на пътя естествено възпроизвежда множество оптични ефекти, които са трудни или дори недостижими постижими други техники за рендиране: изграждане на сенки. дълбочина на полето (Eng. дълбочина на полето), размазване (Eng. замъгляването), сода. атмосферния оклузия и индиректно осветление. Изпълнението на тези оптични ефекти посредством проследяване на пътя е много по-лесно, отколкото с други техники.
Въз основа на нейната точност и липса на приближения и допускания (Англ. Безпристрастен), проследяване на пътя се използва за генериране на изображения, които след това се използват като сравнителни образци за оценка на качеството на другите причини за такива алгоритми. За да се получи високо качество на изображенията, получени с помощта на проследяване на пътя, трябва да прекарат проследяване на много голям брой лъчи; друго графични артефакти се появяват като шум.
оказване уравнение и неговото прилагане в компютърна графика са предвидени от Джеймс Kaji (Engl. James Kajiya) godu през 1986 г. [1]. Тази презентация е първото описание на пътя на радиоактивен изотоп. По-късно тази година Lafortyun (инж. Lafortune) предложи редица подобрения на алгоритъма, включително чрез двупосочен път проследяване [2].
В реалния свят много малки порции от светлината, излъчвана от източниците на светлина и разширяване в прави линии под формата на лъчи до сряда и от един обект на друг, промяна на цвят и интензивност. Тази "пътешествие" продължава толкова дълго, колкото лъчите се абсорбират от обекти, включително обекти, като например човешкото око или фотоапарат. Този процес се симулира чрез проследяване на пътя на разпространението лъчи, с изключение на това, че лъчите са проследени напротив, от виртуалната камера (наблюдател) към източник на светлина. Това се прави, се дължи на факта, че един от тези лъчи, които се излъчват от източника на светлина, само една много малка част от него се превръща в обектива виртуална камера, така че изчисляването на приоритета на повечето лъчи не се отразява на полученото изображение виртуална камера.
Това поведение е описано математически в Уравнение изобразяване. Това уравнение се опитва да реши екарисажите алгоритми за проследяване на пътя.
Проследяване на пътя не е проста лъч проследяване с неограничени лъчи отражения (т. Е. рекурсивен дълбочина). В традиционната лъч проследяване светлина се изчислява по време на директен пресичане лъч с дифузна повърхност. Когато проследяване на начина, по който новият лъч е произволно генериран в рамките на полусфера на обекта и след това да се проследи до тогава, докато не пресече източника на светлина, която не може да се случи. При проследяване на пътя на пътя на лъча могат да се пресичат с множеството дифузни повърхности преди пресичат с източника на светлина.
Псевдо-код, който реализира проследяване на пътя може да изглежда така:
В горния пример, ако всяка повърхност на затвореното пространство и записани отхвърлен (0.5,0.5,0.5), всеки пиксел в изображението ще бъде бял.
Двупосочен рейтрейсинг
За да се вземе проба неразделна за точка с помощта на два независими метода:
- Снимайте греди (стрелба лъчи) на източници на светлина и да се създаде маршрут към сцената. Пътят е прекъснат от произволен брой стъпки, отскача гредата. След това светлината се отнася до очаква пиксел на полученото изображение. По време на този метод, правейки милиони песни са създадени по образ и магазини за оказване на пътеките, допринасящи.
- Съберете лъчи (Събиране лъчи) от гледна точка на повърхността. Гредата е уволнен през пикселите на изображението, а прескача от сцената, докато тя се сблъсква по пътя на светлинния източник. Светлината от източника на светлина, а след това се изпраща по посока на графични пиксела. Процесът на създаване на пътя се нарича "вземане на проби." Една точка повърхност обикновено е от 800 получава проби (до 3000). Крайният изображението се прехвърля с помощта на аритметични операции не е просто сумиране на проби.
Двупосочен рейтрейсинг и съчетава стрелба Gathering в един алгоритъм, и това дава по-бързо сближаване на изображението (по-бързо и по-малко шум). Те метод 2 пътеки поколение насочват независимо и след това започва удар път (стрелба път), свързан с лъчи път за събиране на опашката (събиране път) на. Той отчита намаляване на мощността на светлинния лъч на всеки скача и се съхранява в пиксели на изображението. Тази техника изглежда на пръв поглед парадоксално бавно, но това е така, защото от това, което се счита само за 2 начина. На практика обаче - напротив, допълнителната ставка конвергенция на изображението компенсира забавянето в резултат от необходимостта да се произвеждат все повече и повече нови лъчи.
За да се ускори сближаването (конвергенция, конвергенция) изображения, двупосочни алгоритми проследи пътя в двете посоки. В предните лъчи са проследени от източника на светлина, толкова дълго, тъй като те не се превръщат в толкова слаба, че не може да се види или до падане на виртуална обектива на камерата. В обратното, т.е.. Е. Стандарт конвенционален посока, лъчите са проследени от виртуална камера, стига те да не са изправени пред източника на светлина, или докато броят на отражения няма да надвишава определен лимит. Този подход обикновено води до такъв образ, който се доближава много по-бързо, отколкото при използване само в една посока.
ХИВ и Guibas даде по-точно описание на двупосочен път проследяване [3]:
Тези методи генерират два под-път: един - от източника на светлина, а вторият - от лещата на виртуална камера. след това те <методы> това всички пътища, които са получени чрез свързване на всеки един префикс subpath към всяка друга наставка subpath. Това води до важен семейство на различни техники за вземане на проби, които след това се комбинират, за да се сведе до минимум несъответствия.
Оригиналният текст (на английски).
Тези методи генерират един subpath започващи от източник на светлина и друга, започвайки от обектива, след което те считат за всички пътища, получени чрез присъединяване към всеки префикс на един subpath на всеки суфикс на другия. Това води до семейството на различни техники значение за вземане на проби за пътеки, които след това се комбинират, за да се минимизира вариацията.
Tracer начин винаги извлича (Engl вземане на проби. - Вземане на проби) с изображения пиксела. Изображението става дискриминирани само когато те се извършват множество проби на пиксел, до 100 проби на пиксел. Като цяло, за нормално изображение и за намаляване на цифров шум до приемливо ниво на вземане на около 5000 проби. Въпреки това, патологични (инж.) Случаи, броят на пробите, става много повече. процес Оказване може да отнеме часове или дни, в зависимост от сложността на сцената и изпълнението на хардуер и софтуер. Съвременните по изпълнение графични процесори обещават от 1 до 10 millionov проби в секунда, което дава възможност за получаване на относително шум без изображение на приемливо качество за няколко секунди или минути. Digital шум създава особено предизвикателство за анимацията. създаване на обикновено нежелан "зърнеста" образ.
Група Metropolis методи светлина транспортни (Eng.), Леко променят преди ottrassirovannye успешно пътя и произвежда по-важна изображение проба първия. Това може да намали шума в снимката и да се намали броят на пробите.
Доста е трудно да се оцени справедливо ниво на визуализация по изпълнението. Един подход е да се разчитат проби (проби) в секунда и други брои броя на пътеки, които могат да бъдат ottrassirovannymi и се добавят към изображението на секунда. Резултатите от тези методи се различават значително в зависимост от етапа и зависят от "дълбочината на пътя", т.е. колко пъти е позволено гредата да бъде отразена от обекта, преди да бъде спрян. Резултатът от измерването на ефективността също е силно зависим от използвания хардуер. Накрая, за изобразяване може да доведе до много ниско качество на проби, а другият може да донесе окончателното изображение по-бързо с помощта на по-малък брой висококачествени проби.
функция разпределение разсейване
функция разпределение на изображението двупосочен разсейване
Отражение на способността на повърхността - количеството на отразената светлина, посока и цвят - са моделирани с помощта на двупосочни функция разпределение отражение. Еквивалентът на прехвърления светлина (светлината предава чрез обекта) е функция на двупосочно отражение повърхност разсейване (Engl. Двупосочен разсейване функция разпределение). Tracer път може да се възползват напълно от сложни, внимателно моделирани или изчислява разпределението на функциите, които определят облика ( "материал", "текстура" и "със сянка" от гледна точка на компютърната графика) обект.
Свързани статии