Что такое трассировка лучей?

Содержание

Как работает трассировка лучей
Что делает алгоритм для создания красивых визуальных эффектов
Игры с трассировкой лучей
Выпущенные игры с трассировкой лучей
Будущие игры с трассировкой лучей
Видео-гайд

Трассировка лучей или рейтрейсинг — метод моделирования трехмерной цифровой графики, который имитирует поведение света для получения более реалистичных отражений. Это достигается с помощью алгоритмов, которые заставляют свет отражаться от отражающих поверхностей, как в реальной жизни.

Как работает трассировка лучей

Березовые доски и стекло сложены перпендикулярно друг другу, чтобы показать, как свет отражается от каждой поверхности с модом трассировки лучей.

Чтобы понять, как работает трассировка лучей, вам для начала нужно разобраться, какие части игры используют ее алгоритмы:

Камера: это ваша точка зрения как игрока, которая существует на противоположной от всех игровых элементов стороне плоскости изображения.
Лучи зрения: прямые линии обзора, идущие от камеры через плоскость изображения в игровой мир.
Плоскость изображения (виртуальный экран): это вертикальная сетка пикселей, через которую проходят лучи обзора при движении от камеры к игровому миру.
Объекты сцены: физические объекты, от которых отражается свет.
Теневые лучи: непрямые линии обзора, которые проходят между объектами сцены и источниками света.
Источники света: источники света, создаваемые в игре.

Что делает алгоритм для создания красивых визуальных эффектов

Теперь, когда вы знаете, какие части учитывает алгоритм, вы можете понять, как они работают вместе для создания потрясающих визуальных эффектов в видеоиграх. Однако имейте в виду, что этот процесс работает немного иначе, чем то, как ваши глаза воспринимают свет в реальной жизни. Алгоритм трассировки лучей начинается с камеры и работает по направлению к источнику света — в противоположность тому, как зрение работает вне 3D-графики.

Во-первых, камера генерирует лучи зрения, которые проходят через плоскость изображения. Пиксели плоскости изображения, через которые проходят лучи зрения, регистрируются алгоритмом игры. Это определяет угол, под которым вы видите свет. Далее лучи зрения становятся немного хаотичными. Они начинают попадать во все объекты сцены, находящиеся в поле зрения игрока.

Когда это происходит, лучи зрения превращаются в лучи тени. Теневые лучи ищут ближайшие источники света и направляются прямо к ним. Это завершает путешествие ваших зрительных линий через лучи зрения и теневые лучи.

Данный процесс происходит много раз в течение каждого кадра анимации. Таким образом, создается впечатление, что ваши глаза видят отражения так же, как и в реальной жизни: со множеством мельчайших преломлений.

Игры с трассировкой лучей

Игрок едет по мелководному озеру на рассвете.

Только новые и будущие игры будут иметь функцию трассировки лучей. До недавнего времени программы для создания графики не могли визуализировать этот сложный уровень передачи света так же быстро, как другие типы визуальных образов.

Однако с 2018 года программное и аппаратное обеспечение видеокарт стало достаточно надежным, чтобы трассировка лучей стала обычной функцией в видеоиграх. До этого трассировка лучей была применима только в неподвижных изображениях, фильмах и телепередачах из-за медленного времени рендеринга.

Помимо игр, в которых трассировка лучей официально реализована, есть и такие, в которых ее можно получить только с помощью взлома или моддинга.