Introdução ao algoritmo de rastreamento de raios
O algoritmo de rastreamento de raios é a técnica de síntese de imagem mais bem-sucedida. Essa técnica possui uma grande capacidade de produzir o maior grau de realismo, virtualmente superior ao de outros métodos de renderização de linha de varredura. No entanto, isso envolve um maior custo computacional. A computação gráfica se tornou o requisito mais preliminar no mundo digital atual. A computação gráfica entra em cena quando precisamos criar uma imagem virtualmente real e indistinguível de uma fotografia normal tirada. Existem muitas maneiras de conseguir isso. O rastreamento de raios é uma dessas técnicas de renderização. Isso é usado para gerar uma imagem, traçando o caminho da luz como pixels em um plano da imagem e simulando seus efeitos quando encontrados com objetos virtuais.
Uma breve história
Quando o algoritmo de rastreamento Ray foi inventado, pensava-se que esta é a melhor técnica para sintetizar imagens. No entanto, como os computadores estavam muito lentos durante a década de 1960 e essa técnica foi deixada de fora, pois os computadores lentos não conseguiam acompanhar essa técnica altamente avançada. Mas, como as velocidades dos computadores estavam improvisando exponencialmente desde então, lentamente, isso voltou a ser popular e tornou-se um dos melhores métodos.
Quando / onde é usado?
O algoritmo de rastreamento de raios é usado quando o custo para implementar não é um problema e o tempo para renderizar é tolerado. Isso ocorre porque o algoritmo de rastreamento de raios precisa de altos custos e também o tempo para renderizar a imagem é relativamente alto.
Portanto, esse algoritmo pode ser implementado em efeitos visuais de filme / televisão, pois eles precisam de alta definição e vídeos da melhor qualidade.
Tipos de algoritmo de rastreamento de raios:
Para tornar o traçado de raios mais eficiente, são apresentados métodos diferentes. Vamos olhar para esses algoritmos.
1. Algoritmo de Rastreamento de Raio Direto
Nesta técnica, o programa dispara raios de luz que seguem da fonte para o objeto. O traçado de raio direto é capaz de determinar a cor de cada objeto, porém essa técnica é ineficiente. Isso se deve ao fato de que muitos raios de uma fonte de luz nunca passam pelo plano da vista e entram no olho.
Além disso, rastrear todos os raios de luz da fonte ao objeto é apenas um desperdício, porque nem todos os raios contribuem para a visualização das imagens. Essa é a razão pela qual a corrida para frente também é conhecida como rastreamento de raios de luz ou rastreamento de fótons.
2. Algoritmo de rastreamento de raio para trás
Este método é usado para superar a ineficiência do método de rastreamento de raios de encaminhamento. Nesse método, o raio ocular é criado próximo ao olho, que passa pelo plano da vista e entra no espaço. O primeiro objeto que o raio ocular atinge é o objeto que é visto desse plano do ponto de vista. Quando o raio de luz está girando, o traçador de raios mostra a cor e o sombreamento exato desse ponto no plano da vista. Isso agora é exibido no pixel exato exato na tela do computador. Portanto, o traçado de raios para trás também é chamado de rastreamento ocular.
O maior negativo do traçado para trás corresponde ao fato de que ele assume apenas raios de luz que atravessam o plano de visão e entram no olho que chega à imagem final. Isso pode não ser verdade em todos os casos. Digamos, por exemplo, que um objeto seja mantido em uma mesa e se a luz vier diretamente do acima e se o objeto, digamos que uma lente receba a luz no ponto focal onde a concentração poderia ser maior. Nesse caso, o traçado para trás falharia, pois não teria uma idéia sobre os raios para frente que poderiam surgir através da curvatura da luz nos pontos focais. Portanto, o traçado para trás pode ser usado estritamente apenas quando houver uma mancha uniforme de luz que atravessa o objeto.
3. Algoritmo de rastreamento de raio híbrido:
O traçado de raios híbrido é a combinação das técnicas de rastreamento de raios acima e isso foi descoberto para compensar os inconvenientes das técnicas de encaminhamento e rastreamento de raios para trás.
Como funciona:
Até um certo nível, o rastreamento para frente é aplicado e os algoritmos são usados para registrar esses dados e, em seguida, o rastreamento para trás é aplicado a esses dados. A coloração final da imagem completa é calculada com base nos registros de rastreamento para frente e para trás.
O algoritmo de rastreamento de raios tornou-se bastante popular devido à sua característica de estimulação realista da iluminação. Isso é bastante eficiente em relação a outras técnicas de renderização, como o scanline ray casting. Efeitos de reflexão e sombra são resultados bastante simples do uso do algoritmo de rastreamento de raios. A maior desvantagem, no entanto, é o seu desempenho, mas ainda é bastante vantajoso em relação a outros métodos de renderização, como scanline.
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