Als je de laatste tijd ook maar de geringste blik hebt geworpen op gaming- en grafisch nieuws, dan heb je het nieuwste en beste modewoord gehoord: ray tracing. Je hebt misschien ook een soortgelijk klinkend woord gehoord dat padtracering wordt genoemd. En het zou je volledig vergeven kunnen worden dat je niet volledig begrijpt wat een van de processen is.

Een eenvoudige verklaring is dat zowel path tracing als ray tracing grafische technieken zijn die resulteren in realistischer ogende beelden ten koste van aanzienlijk meer rekenkracht. Er is een Minecraft -video op YouTube die de specifieke aspecten van ray tracing op een duidelijke manier laat zien, maar ook de stress illustreert die het op een systeem legt.

Als dat de enige uitleg is die je nodig hebt, prima! Maar als je diep wilt graven en wilt weten hoe elke techniek werkt en waarom GPU -hardwarebedrijven een klein fortuin vragen voor kaarten die geschikt zijn voor raytracing, lees dan verder.

Rasteren en computergraphics

Elke afbeelding die u op een computerscherm ziet, begon niet als die afbeelding. Het begint als een raster- of vectorafbeelding. Een rasterafbeelding is samengesteld uit een verzameling gearceerde pixels.

Een vectorafbeelding is gebaseerd op wiskundige formules die betekenen dat de afbeelding bijna onbeperkt kan worden vergroot. Het nadeel van vectorafbeeldingen is dat nauwkeurigere details moeilijk te bereiken zijn. Vectorafbeeldingen^(Vector) kunnen het beste worden gebruikt als er maar een paar kleuren nodig zijn.

De belangrijkste kracht van rastering is de snelheid, vooral in vergelijking met technieken zoals ray tracing. Je GPU , of grafische verwerkingseenheid, zal het spel vertellen om een ​​3D-afbeelding te maken van kleine vormen, meestal driehoeken. Deze driehoeken worden omgezet in afzonderlijke pixels en vervolgens door een arcering gehaald om het beeld te creëren dat u op het scherm ziet.

Rasterisatie is lange tijd de beste optie geweest voor grafische afbeeldingen van videogames vanwege de snelheid waarmee het kan worden verwerkt, maar naarmate de huidige technologie tegen zijn limieten begint te botsen, zijn er meer geavanceerde technieken nodig om door te breken naar het volgende niveau. Dat is waar raytracing om de hoek komt kijken.

Raytracing^(Ray) ziet er veel realistischer uit dan rasteren, zoals de onderstaande afbeelding illustreert. Kijk naar de reflecties op de theepot en de lepel.

Wat is raytracing?

Op oppervlakteniveau is ray tracing een overkoepelende term die alles betekent, van een enkele kruising van licht en object tot volledig fotorealisme. In de meest gebruikelijke context die tegenwoordig wordt gebruikt, verwijst raytracing echter naar een weergavetechniek die een lichtstraal (in pixels) vanaf een instelpunt volgt en simuleert hoe deze reageert wanneer deze objecten tegenkomt.

Neem even de tijd en kijk naar de muur van de kamer waarin je je bevindt. Is er een lichtbron op de muur, of wordt het licht door een andere bron van de muur gereflecteerd? Ray -trace-afbeeldingen beginnen bij je oog en volgen je gezichtslijn naar de muur, en volgen dan het pad van het licht van de muur terug naar de lichtbron.

Bovenstaand schema laat zien hoe dit werkt. De reden voor de gesimuleerde "ogen" (de camera in dit diagram) is om de GPU te ontlasten .

Waarom? Nou, ray tracing is niet gloednieuw. Het bestaat eigenlijk al een hele tijd. Pixar gebruikt raytracing-technieken om veel van zijn films te maken, maar high-fidelity, frame-by-frame graphics met de resoluties die Pixar bereikt, nemen tijd in beslag.

Veel^{(A lot)} tijd. Sommige frames in Monsters University duurden elk 29 uur. Toy Story 3 duurde gemiddeld 7 uur per frame, waarbij sommige frames 39 uur in beslag namen volgens een verhaal uit 2010 van Wired.

Omdat de film de weerkaatsing van licht van elk oppervlak illustreert om de grafische stijl te creëren die iedereen heeft leren kennen en waarderen, is de werklast bijna onvoorstelbaar. Door raytracing-technieken te beperken tot alleen wat het oog kan zien, kunnen games de techniek gebruiken zonder dat uw grafische processor (letterlijk) instort.

Kijk eens naar de afbeelding hieronder.

Dat is geen foto, hoe echt het er ook uitziet. Het is een ray-traced afbeelding. Probeer je voor te stellen hoeveel kracht er nodig is om een ​​afbeelding te maken die er zo uitziet. Eén straal kan zonder veel moeite worden opgespoord en verwerkt, maar hoe zit het als die straal weerkaatst op een object?

Een enkele straal kan 10 stralen worden, en die 10 kunnen 100 worden, enzovoort. De stijging is exponentieel. Na een punt, stuiteren en reflecties voorbij het tertiaire en quartaire tonen afnemende meeropbrengsten. Met andere woorden, ze hebben veel meer kracht nodig om te berekenen en weer te geven dan ze waard zijn. Om een ​​afbeelding weer te geven, moet ergens een grens worden getrokken.  

Stel je nu voor dat je dat 30 tot 60 keer per seconde doet. Dat is de hoeveelheid stroom die nodig is om raytracing-technieken in games te gebruiken. Het is zeker indrukwekkend, toch?

De haalbaarheid van grafische kaarten die in staat zijn tot ray tracing zal met de tijd toenemen en uiteindelijk zal deze techniek net zo gemakkelijk beschikbaar worden als 3D-graphics. Voorlopig wordt ray tracing echter nog steeds beschouwd als de allernieuwste computergraphics. Dus hoe komt padtracering in het spel?

Wat is padtracering?

Pathtracing^(Path) is een vorm van raytracing. Het valt onder die paraplu, maar waar ray tracing oorspronkelijk in 1968 werd getheoretiseerd, kwam path tracing pas in 1986 op het toneel (en de resultaten waren niet zo dramatisch als die nu.)

Herinner je je de eerder genoemde exponentiële toename van stralen? Path tracing biedt daar een oplossing voor. Wanneer padtracering wordt gebruikt voor weergave, produceren de stralen slechts één enkele straal per bounce. De stralen volgen geen vaste lijn per bounce, maar schieten in een willekeurige richting weg.

Het padtraceringsalgoritme neemt vervolgens een willekeurige steekproef van alle stralen om het uiteindelijke beeld te creëren. Dit resulteert in het bemonsteren van een verscheidenheid aan verschillende soorten verlichting, maar vooral globale verlichting.

Een interessant aspect van path tracing is dat het effect kan worden nagebootst door het gebruik van shaders. Onlangs verscheen er een shader-patch voor een Nintendo Switch -emulator waarmee spelers de door het pad getraceerde globale verlichting kunnen emuleren in titels als The Legend of Zelda: Breath of the Wild en Super Mario Odyssey. Hoewel de effecten er mooi uitzien, zijn ze niet zo compleet als echte padtracering.

Path tracing is slechts één vorm van ray tracing. Hoewel het werd geprezen als de beste manier om afbeeldingen weer te geven, heeft padtracering zijn eigen gebreken.

Maar uiteindelijk resulteren zowel path tracing als ray tracing in absoluut prachtige beelden. Nu de hardware in consumentenmachines een punt heeft bereikt waarop raytracing in realtime mogelijk is in videogames, staat de industrie klaar om een ​​doorbraak te maken die bijna net zo indrukwekkend is als de stap van 2D naar 3D-graphics.

Het zal echter nog enige tijd duren - in ieder geval enkele jaren - voordat de benodigde hardware als 'betaalbaar' wordt beschouwd. Vanaf nu kosten zelfs de benodigde grafische kaarten meer dan $ 1.000.

What is Path Tracing and Ray Tracing? And Why do They Improve Graphics?

If уou’ve tаken even the slightest glance towardѕ gaming and graphics news lately, then you’ve heard the latest and greatest buzzword: ray tracing. You might also have heаrd a similar-sounding word called path tracing. And you coυld bе totally forgiven for not fully understanding what either one of the processes is.

A simple explanation is that both path tracing and ray tracing are graphical techniques that result in more realistic-looking images at the cost of significantly more computational power. There is a Minecraft video on YouTube that demonstrates the particular aspects of ray tracing in a clear way, but also illustrates the stress it puts on a system.

If that’s the only explanation you need, great! But if you want to dig deep and find out how each technique works and why GPU hardware companies are charging a small fortune for ray tracing-capable cards, read on.

Rasterization and Computer Graphics

Any image you see displayed on a computer screen did not start out as that image. It begins as either a raster or a vector image. A raster image is composed of a collection of shaded pixels.

A vector image is based on mathematical formulas that mean the image can be increased in size almost indefinitely. The downside of vector images is that more precise details are difficult to achieve. Vector images are best used when only a few colors are needed.

The main strength of rasterization is its speed, especially in comparison to techniques like ray tracing. Your GPU, or graphics processing unit, will tell the game to create a 3D image out of small shapes, most often triangles. These triangles are turned into individual pixels and then put through a shader to create the image you see on screen.

Rasterization has been the go-to option for video game graphics for a long time due to how quickly it can be processed, but as current technology begins to bump against its limits more advanced techniques are needed ot break through to the next level. That’s where ray tracing comes in.

Ray tracing looks far more realistic than rasterization, as the image below illustrates. Look at the reflections on the tea pot and the spoon.

What is Ray Tracing?

At the surface level, ray tracing is an umbrella term that means everything from a single intersection of light and object to complete photorealism. In the most common context used today, however, ray tracing refers to a rendering technique that follows a beam of light (in pixels) from a set point and simulates how it reacts when it encounters objects.

Take a moment and look at the wall of the room you’re in. Is there a light source on the wall, or is light reflected off the wall from another source? Ray traced graphics would start at your eye and follow your line of sight to the wall, and then follow the path of light from the wall back to the light source.

The diagram above illustrates how this works. The reason for the simulated “eyes” (the camera in this diagram) is to lessen the load on the GPU.

Why? Well, ray tracing isn’t brand-new. It’s actually been around for quite some time. Pixar uses ray tracing techniques to create many of its movies, but high-fidelity, frame-by-frame graphics at the resolutions Pixar achieves take time.

A lot of time. Some frames in Monsters University took a reported 29 hours each. Toy Story 3 took an average of 7 hours per frame, with some frames taking 39 hours according to a 2010 story from Wired.

Because the film illustrates the reflection of light from every surface to create the graphical style everyone has come to know and love, the work load is almost unimaginable. By limiting ray tracing techniques to only what the eye can see, games can utilize the technique without causing your graphics processor to have a (literal) meltdown.

Take a look at the image below.

That’s not a photograph, despite how real it looks. It’s a ray-traced image. Try to imagine how much power is required to create an image that looks like this. One ray can be traced and processed without much trouble, but what about when that ray bounces off an object?

A single ray can turn into 10 rays, and those 10 can turn into 100, and so on. The increase is exponential. After a point, bounces and reflections beyond tertiary and quaternary display diminishing returns. In other words, they require far more power to calculate and display than they are worth. For the sake of rendering an image, a limit has to be drawn somewhere.  

Now imagine doing that 30 to 60 times per second. That is the amount of power required to use ray tracing techniques in games. It’s certainly impressive, right?

The attainability of graphics cards capable of ray tracing will go up as time goes on, and eventually this technique will become as readily available as 3D graphics. For now, though, ray tracing is still considered the cutting-edge of computer graphics. So how does path tracing come into play?

What is Path Tracing?

Path tracing is a type of ray tracing. It falls under that umbrella, but where ray tracing was originally theorized in 1968, path tracing didn’t come onto the scene until 1986 (and the results were not as dramatic as those now.)

Remember the exponential increase in rays mentioned earlier? Path tracing provides a solution to that. When using path tracing for rendering, the rays only produce a single ray per bounce. The rays do not follow a set line per bounce, but rather shoot off in a random direction.

The path tracing algorithm then takes a random sampling of all of the rays to create the final image. This results in sampling a variety of different types of lighting, but especially global illumination.

An interesting thing about path tracing is that the effect can be emulated through the use of shaders. A shader patch appeared recently for a Nintendo Switch emulator that allowed players to emulate path traced global illumination in titles like The Legend of Zelda: Breath of the Wild and Super Mario Odyssey. While the effects look nice, they aren’t as complete as true path tracing.

Path tracing is just one form of ray tracing. While it was hailed as the best way to render images, path tracing comes with its own flaws.

But in the end, both path tracing and ray tracing result in absolutely beautiful images. Now that the hardware in consumer-grade machines has reached a point that ray tracing is possible in real-time in video games, the industry stands poised to make a breakthrough that’s almost as impressive as the step from 2D to 3D graphics.

However, it will still be some time—several years at least—before the necessary hardware will be considered “affordable.” As of now, even the necessary graphics cards cost well over $1,000.

Related posts

• Tekst op een pad spiegelen in Illustrator

• 3 manieren om een ​​foto of video te maken op een Chromebook

• Computer- en e-mailbewaking of spionagesoftware detecteren

• Flat Panel Display-technologie ontrafeld: TN, IPS, VA, OLED en meer

• Caps Lock in- of uitschakelen op Chromebook

• Hoe verjaardagen op Facebook te vinden

• Discord niet geopend? 9 manieren om te repareren

• OLED versus MicroLED: moet je wachten?

• Hoe Spotify luider en beter te laten klinken

• Discord-spoilertags gebruiken

• Een bestand openen zonder extensie

• Een bedrade printer draadloos maken op 6 verschillende manieren

• Hoe zich te ontdoen van Yahoo Search in Chrome

• Kun je een Uber niet van tevoren plannen? Dit is wat je moet doen

• Kun je je Twitch-naam wijzigen? Ja, maar wees voorzichtig

• 10 beste manieren om uw computer kindveilig te maken

• De taal op Netflix wijzigen

• Iemands verwijderde tweets zoeken en vinden

• Hoe u uw harde schijf op fouten kunt controleren

• Een Facebook-account deactiveren in plaats van het te verwijderen