▷ Què és la rasterització i com és la seva diferència amb el ray tracing

Després de la imminent sortida de les noves targetes gràfiques Nvidia RTX. Hem volgut elaborar un article sobre què és la rasterització i com és la seva diferència amb el Ray Tracing. Preparat per conèixer tot el que necessites saber sobre aquesta tecnologia? Comencem!

Què és la rasterització i diferències Ray Tracing

Els gràfics de PC en temps real han utilitzat durant molt de temps una tècnica anomenada "rasterització" per mostrar objectes tridimensionals en una pantalla bidimensional. És una tècnica ràpida i els resultats s'han tornat molt bons al llarg dels últims anys, tot i que no és tan bo com el que pot fer el traçat de raigs.

Amb la tècnica de la rasterización, els objectes que veus a la pantalla es creen a partir d'una malla de triangles virtuals, o polígons, els quals creen models tridimensionals d'objectes. En aquesta malla virtual, les cantonades de cada triangle, conegudes com a vèrtexs, es creuen amb els vèrtexs d'altres triangles de diferents mides i formes. A causa d'això, s'associa molta informació amb cada vèrtex, inclosa la seva posició en l'espai, així com informació sobre el color, la textura i el seu "normal", que s'utilitza per determinar la forma en què s'enfronta la superfície d'un objecte.

Els ordinadors converteixen després els triangles dels models 3D en píxels, o punts en una pantalla 2D. A cada píxel se li pot assignar un valor de color inicial a partir de les dades emmagatzemades en els vèrtexs d'el triangle. El processament de píxels addicional o "ombrejat", que inclou canviar el color de l'píxel en funció de com les llums en l'escena colpegen el píxel, i l'aplicació d'una o més textures a l'píxel, es combinen per generar el color final aplicat a un píxel.

Us resumim les millors guies de maquinari que haurien interessar:

• Millors processadors de mercat Millors plaques bases de mercat Millors memòria RAM de l'mercat Millors targetes gràfiques de l'mercat Millors SSD de mercat

Això és una tasca computacionalment intensiva, ja que pot haver milions de polígons utilitzats per a tots els models d'objectes en una escena, i aproximadament 8 milions de píxels en una pantalla 4K. A tot això cal sumar que cada imatge que es mostra en una pantalla sol actualitzar-se de 30 a 90 vegades per segon. A més, els memòria intermèdia de memòria, l'espai temporal reservat per accelerar les coses, s'utilitzen per a renderitzar els fotogrames per avançat abans que es mostrin a la pantalla.

També s'usa una profunditat o "z-buffer" per emmagatzemar informació de profunditat de píxels per assegurar que els objectes frontals en la ubicació xi de la pantalla d'un píxel es mostren en pantalla, i els objectes darrere de l'objecte més frontal romanen ocults. Aquesta és la raó per la qual els jocs d'ordinador moderns i gràficament rics es basen en poderoses GPUs, les quals són capaços de fer molts milions de càlculs cada segon.

El Ray Tracing funciona d'una forma totalment diferent. En el món real, els objectes 3D que veiem estan il·luminats per fonts de llum, i els fotons que formen la llum poden rebotar d'un objecte a un altre abans d'arribar als ulls de l'espectador. A més, la llum pot ser bloquejada per alguns objectes, creant ombres, o la llum pot reflectir d'un objecte a un altre, com quan veiem les imatges d'un objecte reflectides en la superfície d'un altre. També tenim les refraccions, que causen un canvi en la velocitat i la direcció de la llum a mesura que passa a través d'objectes transparents o semitransparents, com vidre o aigua.

El Ray Tracing reprodueix aquests efectes, es tracta d'una tècnica que va ser descrita per primera vegada per Arthur Appel d'IBM, el 1969. Aquesta tècnica traça el camí d'una llum que travessa cada píxel en una superfície de visualització 2D i el converteix en un model 3D de l'escena. El proper avanç important es va produir una dècada després en un document de 1979 titulat "Un model d'il·luminació millorat per a pantalla ombrejada", Turner Whitted, ara membre de Nvidia Research, va mostrar com capturar la reflexió, les ombres i la refracció amb la tècnica de l' Ray Tracing.

Amb la tècnica de Whitted, quan un llamp troba un objecte en l'escena, el color i la informació d'il·luminació en el punt d'impacte en la superfície de l'objecte contribueixen a la color de l'píxel i a el nivell d'il·luminació. Si el raig rebota o viatja a través de les superfícies de diferents objectes abans d'arribar a la font de llum, el color i la informació d'il·luminació de tots aquests objectes poden contribuir a la color final de l'píxel.

ET RECOMENDAMOSCómo instal·lar Ubuntu Tweak en Ubuntu 16.04

Un altre parell de documents en la dècada de 1980 van establir la resta de la base intel·lectual per a la revolució de gràfics per ordinador, que va bolcar la forma en què es fan les pel·lícules. I n 1984, Robert Cook, Thomas Porter i Loren Carpenter, de Lucasfilm, han detallat com el Ray Tracing podria incorporar diverses tècniques cinematogràfiques comuns com el desenfocament de moviment, la profunditat de camp, penombres, translucidesa i reflexos borrosos que, fins aleshores, només podien crear-se amb càmeres. Dos anys més tard, el treball de professor de Caltech Jim Kajiya, "The Rendering Equation", va acabar el treball de mapeig de la forma en què es van generar els gràfics per computadora a la física per representar millor la forma en què la llum es dispersa en una escena.

A l'combinar tota aquesta investigació amb les GPU modernes, els resultats que s'obtenen són imatges generades per ordinador que capturen ombres, reflexos i refraccions de maneres que poden ser indistingibles de fotografies o vídeos de l'món real. Aquest realisme és pel que el Ray Tracing ha arribat a conquerir el cinema modern. La següent imatge generada per Enrico Cerica usant OctaneRender, mostra una distorsió de traços de vidre a la llum, il·luminació difusa a la finestra i vidre esmerilat a la llanterna al pis reflectit en la imatge de el marc.

El Ray Tracing és una tècnica extremadament demandant de potència, és per això que els cineastes depenen d'un gran nombre de servidors o de granges per crear les seves escenes en un procés que pot prendre dies, fins i tot setmanes, per generar efectes especials complexos. Sens dubte, molts factors contribueixen a la qualitat global dels gràfics i a el rendiment de l'traçat de raigs. De fet, a causa de que el traçat de raigs és tan computacionalment intens, sovint s'utilitza per representar aquelles àrees o objectes en una escena que es beneficien més de la qualitat visual i el realisme de la tècnica, mentre que la resta de l'escena es processa usant rasterización.

Què t'ha semblat el nostre article sobre que és la rasterització? Us ha semblat interessant? 'Esperamso els vostres comentaris!