Folosit în designul grafic, trasarea cu raze este actul utilizării căii pe care lumina trece prin pixeli pentru a crea imagini pentru a simula efectele pe care razele luminoase le au asupra obiectelor pe care le întâlnesc. Imaginile create cu trasare de raze sunt, de obicei, de o calitate mai bună și au un grad mai mare de realism, dar necesită mai mult timp pentru a finaliza și necesită mai multă putere de calcul. Prin urmare, trasarea cu raze este folosită de obicei pentru crearea de imagini statice.

De exemplu, trasarea cu raze poate fi folosită în film deoarece imaginile pot fi realizate în post-producție, având astfel mult timp. Dimpotrivă, jocurile video necesită o redare mai rapidă a imaginilor; astfel încât trasarea razei nu este cea mai bună opțiune.

Software-ul numit un tracer de raze simulează călătoria razelor individuale de lumină de la o sursă de lumină virtuală la un obiectiv virtual al camerei. Raza de lumină virtuală poate trece prin atmosfere volumetrice, cum ar fi ceața sau fumul, și poate interacționa, de exemplu, cu suprafețele materiale, cum ar fi metalul, sticla sau apa. Fiecare dintre aceste obiecte sunt proiectate și modelate de către artiști și ingineri pentru a afecta aspectul scenei așa cum este redat de către tracerul cu raze. Raderele avansate de raze pot aplica calcule suplimentare, cum ar fi interreflecția, radiozitatea și caustica, pentru a simula comportamentele complexe ale luminii.

Cât timp îi ia?

Trasarea cu raze poate genera imagini extrem de realiste, dar este computațional costisitoare și, prin urmare, foarte lentă. De exemplu, fiecare cadru al filmului animat de calculator, Monsters University, lansat de Pixar în 2013, a necesitat 29 de ore pentru a reda. La 24 de cadre pe secundă, filmul de 110 minute are aproximativ 160.000 de cadre. Pixar a folosit o fermă de randament masivă pentru a distribui calculul, completându-l în câteva luni. Pe un singur computer, filmul ar fi durat patru și jumătate de milion de ore - 524 de ani - pentru a termina redarea.

Nu toți radiografii sunt detectoare de raze

Deoarece este nevoie de mult timp pentru a calcula, trasarea razei este adesea folosită pentru randamentul final. Interpretările rendering intermediare sau de previzualizare sunt deseori efectuate cu redare "mai ieftine", care produc rapid o imagine de calitate inferioară. De exemplu, Blender folosește Cicluri Renderer pentru a efectua urmărirea razei sau Blender Internal Renderer pentru a reda rapid imaginile non-fotorealiste.

Trasarea Ray pe GPU

În mod tradițional, trasarea razei este efectuată de procesor, nu de GPU. Hardware-ul unei unități de procesare grafică (GPU) este proiectat să suporte cât mai multe cadre pe secundă (cadre pe secundă), pentru a îmbunătăți aplicațiile grafice în timp real, cum ar fi jocurile video. În contrast, trasarea cu raze este de obicei un proces lent, sacrificând viteza în timp real pentru calitatea fotorealistă. Prin urmare, software-ul de urmărire a radiațiilor nu a fost conceput pentru a funcționa pe hardware-ul GPU, iar hardware-ul GPU nu a fost proiectat pentru a efectua urmărirea razei.

Cu toate acestea, la 13 august 2018, NVidia și-a anunțat noua arhitectură de procesare grafică Turing, capabilă să efectueze trasarea razei în timp real. Primele GPU-uri care utilizează arhitectura Turing, Quadro RTX, sunt programate să fie lansate la sfârșitul anului 2018.

Ray software de urmărire

Următoarele sunt exemple de programe de urmărire ray disponibile pentru descărcare sau cumpărare.

• Autodesk 3ds max - o aplicație de modelare 3D, de animație și de redare proprie, destinată în primul rând utilizatorilor CAD, cum ar fi arhitecții.
• Autodesk Maya - similar cu 3ds max, dar cu accent pe animația de caractere.
• Blender - o aplicație gratuită, cu model open source, animație și redare.
• Bryce - Un generator de peisaje fractal introdus în 1994.
• Cinema 4D - O aplicație 3D de modelare, animație și redare cu efecte procedurale pentru producătorii de filme și artiștii de grafică în mișcare, anunțate ca fiind ușor de învățat.
• Houdini - o aplicație 3D de animație complet dotată cu fizica simulată, dinamica fluidelor și simulări volumetrice. O versiune limitata numita Houdini Apprentice este disponibila pentru studenti si pasionati de a folosi gratuit.
• Lightwave - o aplicație 3D CGI care a fost utilizată pentru a crea grafică mișcare, efecte speciale și jocuri video.
• LuxCoreRender este un program gratuit de redare a surselor deschise pentru Windows, MacOS și Linux.
• POV-Ray este un redare liberă, cu sursă deschisă, care creează imagini din SDL (Language Description Language), un limbaj Turing complet cu suport macro.
• RenderMan - Un renderer de calitate film dezvoltat de Pixar, utilizat în filme precum Incredibles 2 și Avengers: Războiul Infinit .
• Visionaray - o bibliotecă de urmărire a radiațiilor cu raze deschise, cu platformă deschisă.
• YafaRay - Un tracer cu rază liberă, cu sursă deschisă, de Monte Carlo.

Resurse aditionale

3d animație, CAD, Radiosity, Simulare, Termeni de software, TurboSquid