Hva er Ray Tracing beregninger?

For filmer og stillbilder, datamaskiner skape levende tredimensjonale scener i blant annet gjennom en teknikk som kalles strålesporing. En grafisk designer konstruerer en scene i dataprogrammer ved å opprette objekter og lyskilder. Deretter velger hun et synspunkt. Datamaskinen genererer scenen image ved å beregne banene til alle lysstråler som når øyet på det synspunktet.

Synsvinkel

I motsetning til oppførselen av fast lys, som begynner ved en kilde og reiser til observatøren, starter strålesporing på det synspunkt og sporer sin vei til lyskilden. Programvaren sporer mange tusen rette stier fra observatøren til å bygge en realistisk tredimensjonal scene. Underveis strålene møter gjenstander i motivet, for eksempel vegger, mennesker og møbler. Synspunkt bestemmer også scenen perspektiv som observatør har en viss høyde og ser ut i en bestemt retning.

objekter

Objekter i kulissene har ulike optiske egenskaper, inkludert farge, grad av åpenhet, refleksjon og brytning. For eksempel kan et glass lysekrone i programvaren består av dusinvis av transparente deler. Lysstrålene gjennomgår brytning når de passerer fra luft til glass og tilbake igjen. Denne bøyer vinkelen av lysstråler i henhold til Snells lov. Ved stumpe vinkler inne i glasset, reflekterer lys, som danner komplekse baner. Den ray tracing programvare beregner hvor vinklene endrer for alle lysstrålene i scenen.

lyskilder

En strålesporing program kan ha flere lyskilder på en scene, hver med sin egen farge, intensitet, retning og fokus. En laser lyskilde, for eksempel, frembringer forholdsvis enkle strålebaner, som sitt lys er tett fokusert og har en enkelt farge og retning. En frostet pære, derimot, er mer komplekse, sende diffuse hvitt lys i alle retninger, og skaper store opplyste områder og skygger. Programvaren beregner disse lysforholdene stråle av stråle i henhold til egenskapene til kilden.

Kompleksitet og Speed

Fordi ray tracing programvare evaluerer tusenvis av komplekse baner, tar det mange raske datamaskiner til å generere, eller gjengi en scene med et godt detaljnivå. Siden hver ramme av en animert film kan ta mange minutter av beregninger, kan filmen ta uker av datamaskinen tid. Av denne grunn, plotter filmens regissør scenen svært nøye, og kjører tester ved lav oppløsning. Disse har en primitiv, lav kvalitet utseende, men datamaskinene kan produsere disse scenene raskere. Hvis regissøren ønsker å endre scenen, gjør han det på lav kvalitet. Når han avslutter scenen, har han programvaren generere høy kvalitet versjon.