Για παράδειγμα, η ανίχνευση ακτίνων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε φιλμ επειδή οι εικόνες μπορούν να γίνουν στη μετα-παραγωγή, έχοντας έτσι αρκετό χρόνο. Αντίθετα, τα βιντεοπαιχνίδια απαιτούν ταχύτερη απόδοση εικόνας. έτσι η ανίχνευση ακτίνων δεν είναι η καλύτερη επιλογή.
Το λογισμικό που ονομάζεται ανιχνευτής ακτίνων προσομοιώνει το ταξίδι μεμονωμένων φωτεινών ακτίνων από μια εικονική πηγή φωτός σε έναν εικονικό φακό της κάμερας. Η εικονική ακτίνα φωτός μπορεί να διέρχεται από ογκομετρικές ατμόσφαιρες όπως ομίχλη ή καπνό και να αλληλεπιδρά με επιφάνειες υλικού όπως μέταλλο, γυαλί ή νερό, για παράδειγμα. Κάθε ένα από αυτά τα αντικείμενα έχουν σχεδιαστεί και διαμορφωθεί από καλλιτέχνες και μηχανικούς για να επηρεάσει την εμφάνιση της σκηνής όπως έχει αποτυπωθεί από τον ανιχνευτή ακτίνων. Οι προηγμένοι ανιχνευτές ακτίνων μπορούν να εφαρμόσουν επιπρόσθετους υπολογισμούς, όπως η διαθλάμωση, η ακτινοβολία και τα καυστικά για να προσομοιώσουν σύνθετες συμπεριφορές φωτός.
Πόση ώρα θα πάρει?
Η ανίχνευση Ray μπορεί να δημιουργήσει εξαιρετικά ρεαλιστικές εικόνες, αλλά είναι υπολογιστικά δαπανηρή και επομένως πολύ αργή. Για παράδειγμα, κάθε σκηνικό της κινηματογραφικής ταινίας Monsters University, που κυκλοφόρησε το Pixar το 2013, χρειάστηκε 29 ώρες για να αποδώσει. Στα 24 καρέ ανά δευτερόλεπτο, το φιλμ 110 λεπτών έχει περίπου 160.000 καρέ. Η Pixar χρησιμοποίησε ένα τεράστιο αγρόκτημα παραγωγής για να διανείμει τον υπολογισμό, ολοκληρώνοντάς το σε λίγους μήνες. Σε ένα μόνο υπολογιστή, η ταινία θα είχε πάρει τεσσεράμισι εκατομμύρια ώρες - 524 χρόνια - για να τελειώσει η απόδοση.
Όλοι οι επεξεργαστές δεν είναι ιχνηλάτες ακτίνων
Επειδή χρειάζεται πολύς χρόνος για τον υπολογισμό, η ανίχνευση ακτίνων χρησιμοποιείται συχνά για την τελική απόδοση. Οι ενδιάμεσες εμφανίσεις ή οι προεπισκοπήσεις προεπισκόπησης συχνά εκτελούνται με "φθηνότερους" επεξεργαστές, οι οποίοι παράγουν γρήγορα μια εικόνα χαμηλότερης ποιότητας. Για παράδειγμα, το Blender χρησιμοποιεί το Cycle Renderer για να πραγματοποιήσει την ανίχνευση ακτίνων ή το Blender Internal Renderer για γρήγορη απόδοση μη φωτορεαλιστικών εικόνων.
Ο εντοπισμός Ray στη GPU
Παραδοσιακά, η ανίχνευση ακτίνων εκτελείται από τη CPU και όχι από τη GPU. Το υλικό μιας GPU έχει σχεδιαστεί για να εξάγει όσο το δυνατόν περισσότερα FPS (καρέ ανά δευτερόλεπτο), για να ενισχύσει εφαρμογές γραφικών σε πραγματικό χρόνο, όπως τα βιντεοπαιχνίδια. Αντίθετα, η ανίχνευση ακτίνων είναι συνήθως μια αργή διαδικασία, θυσιάζοντας ταχύτητα σε πραγματικό χρόνο για φωτορεαλιστική ποιότητα. Επομένως, το λογισμικό ανίχνευσης ακτίνων δεν έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με υλικό GPU και το υλικό GPU δεν έχει σχεδιαστεί για να πραγματοποιεί ανίχνευση ακτίνων.
Ωστόσο, στις 13 Αυγούστου 2018, η NVidia ανακοίνωσε τη νέα αρχιτεκτονική επεξεργασίας γραφικών του Turing, ικανή να πραγματοποιεί ανίχνευση ακτίνων σε πραγματικό χρόνο. Οι πρώτες GPU που χρησιμοποιούν την αρχιτεκτονική Turing, το Quadro RTX, προγραμματίζονται να κυκλοφορήσουν στο τέλος του 2018.
Λογισμικό εντοπισμού Ray
Τα παρακάτω είναι παραδείγματα λογισμικού ανίχνευσης ακτίνων διαθέσιμων για λήψη ή αγορά.
- Autodesk 3ds max - Ένα ιδιόκτητο 3D μοντέλο, animation και εφαρμογή απόδοσης, που απευθύνεται κυρίως σε χρήστες CAD, όπως αρχιτέκτονες.
- Autodesk Maya - Παρόμοιο με το 3ds max, αλλά με έμφαση στην κίνηση χαρακτήρων.
- Blender - Μια ελεύθερη, ανοιχτού κώδικα 3D modeling, animation και εφαρμογή απόδοσης.
- Bryce - Μια γεννήτρια φράκταλ τοπίο που εισήχθη το 1994.
- Cinema 4D - Εφαρμογή τρισδιάστατης μοντελοποίησης, κινούμενης εικόνας και απόδοσης με διαδικαστικά εφέ για τους κινηματογραφιστές και τους καλλιτέχνες γραφικών κινήσεων που διαφημίζονται τόσο εύκολα.
- Houdini - Μια πλήρως εξοπλισμένη εφαρμογή 3D animation με προσομοιωμένη φυσική, δυναμική ροής και ογκομετρικές προσομοιώσεις. Μια περιορισμένη έκδοση που ονομάζεται Houdini Apprentice είναι διαθέσιμη για τους φοιτητές και τους λάτρεις της να χρησιμοποιούν δωρεάν.
- Lightwave - Μια εφαρμογή 3D CGI που έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία γραφικών κίνησης, ειδικών εφέ και βιντεοπαιχνιδιών.
- Το LuxCoreRender είναι ένας δωρεάν επεξεργαστής ανοιχτού κώδικα για Windows, MacOS και Linux.
- Το POV-Ray είναι μια ελεύθερη απεικόνιση ανοιχτού κώδικα που δημιουργεί εικόνες από την SDL (Γλώσσα Περιγραφής Σκηνής), μια πλήρης γλώσσα Turing με υποστήριξη μακροεντολών.
- RenderMan - Ένα renderer ποιότητας ταινίας που αναπτύχθηκε από την Pixar, που χρησιμοποιείται σε ταινίες όπως το Incredibles 2 και οι εκδικητές: Infinity War .
- Visionaray - Βιβλιοθήκη ανίχνευσης ακτίνων ανοιχτής προέλευσης, πολλαπλών πλατφορμών.
- YafaRay - ένας ελεύθερος ανοιχτού κώδικα ιχνηλάτης ακτίνων Monte Carlo.
Επιπρόσθετοι πόροι
3d animation, CAD, ραδιοσυχνότητα, προσομοίωση, όρους λογισμικού, TurboSquid