Introducción al algoritmo de trazado de rayos
El algoritmo de trazado de rayos es la técnica de síntesis de imágenes más exitosa. Esta técnica tiene una gran capacidad para producir el mayor grado de realismo virtualmente, que es más que el de otros métodos de representación de líneas de escaneo. Sin embargo, esto implica un mayor costo computacional. Los gráficos por computadora se han convertido en el requisito más preliminar en el mundo digital actual. Los gráficos de computadora entran en escena cuando necesitamos crear una imagen prácticamente que parezca muy real y, de hecho, indistinguible de una fotografía normal tomada. Hay muchas formas de lograr esto. Ray Tracing es una de esas técnicas de renderizado. Esto se utiliza para generar una imagen al trazar el camino de la luz como píxeles en un plano de la imagen y simular sus efectos cuando se encuentra con objetos virtuales.
Una breve historia
Cuando se inventó el algoritmo de trazado de Ray, se pensó que esta es la mejor técnica para sintetizar imágenes. Sin embargo, como las computadoras eran muy lentas durante la década de 1960 y esta técnica se ha dejado de lado, ya que las computadoras lentas no podían avanzar con esta técnica altamente avanzada. Pero a medida que las velocidades de la computadora se improvisaron exponencialmente desde entonces, lentamente nuevamente esto reanudó su popularidad y se convirtió en uno de los mejores métodos.
¿Cuándo / dónde se usa?
El algoritmo de trazado de rayos se utiliza cuando el costo de implementación no es un problema y se tolera el tiempo de renderizado. Esto se debe a que el algoritmo de trazado de rayos necesita altos costos y también el tiempo para renderizar la imagen es relativamente muy alto.
Por lo tanto, este algoritmo se puede implementar en efectos visuales de cine / televisión, ya que necesitan videos de alta definición y la mejor calidad.
Tipos de algoritmo de trazado de rayos:
Para hacer que el trazado de rayos sea más eficiente, se introducen diferentes métodos. Veamos esos algoritmos.
1. Algoritmo de trazado de rayos hacia adelante
En esta técnica, el programa dispara rayos de luz que siguen desde la fuente al objeto. El trazado de rayos hacia adelante es capaz de determinar el color de cada objeto, sin embargo, esta técnica es ineficiente. Esto se debe al hecho de que muchos rayos de una fuente de luz nunca llegan a través del plano de visión y hacia el ojo.
Además, rastrear todos y cada uno de los rayos de luz desde la fuente hasta el objeto es solo un desperdicio porque no todos los rayos contribuyen a la visualización de las imágenes. Esta es la razón por la cual las carreras hacia adelante también se conocen como trazado de rayos de luz o trazado de fotones.
2. Algoritmo de trazado de rayos hacia atrás
Este método se utiliza para superar la ineficiencia del método de trazado de rayos de reenvío. En este método, se crea un rayo ocular cerca del ojo que pasa a través del plano de visión y hacia el espacio. El primer objeto que impacta el rayo ocular es el objeto que se ve desde ese punto de vista. Una vez que el rayo de luz rebota, el trazador de rayos calcula el color y el sombreado exactos de este punto en el plano de vista. Esto ahora se muestra en el píxel exacto correspondiente en la pantalla de la computadora. Por lo tanto, el trazado de rayos hacia atrás también se denomina seguimiento ocular.
El mayor negativo del trazado hacia atrás corresponde al hecho de que solo supone que los rayos de luz atraviesan el plano de visión y llegan al ojo que llega a la imagen final. Esto podría no ser cierto en todos los casos. Digamos, por ejemplo, que un objeto se sostiene sobre una mesa y si la luz proviene directamente de lo anterior y, si es el objeto, digamos que una lente recibe la luz en el punto focal donde la concentración podría ser mayor. En este caso, el trazado hacia atrás fallaría, ya que no tendría una idea sobre los rayos hacia adelante que podrían surgir a través de la flexión de la luz en los puntos focales. Por lo tanto, el rastreo hacia atrás solo se puede usar estrictamente cuando hay un parche de luz uniforme que atraviesa el objeto.
3. Algoritmo de trazado de rayos híbrido:
El trazado de rayos híbrido es la combinación de las dos técnicas de trazado de rayos anteriores y esto se ha descubierto para compensar los inconvenientes de las técnicas de trazado de rayos hacia adelante y hacia atrás.
Cómo funciona:
Hasta cierto nivel, se aplica el rastreo hacia adelante y se utilizan algoritmos para registrar estos datos y luego se aplica el rastreo hacia atrás a estos datos. La coloración final de la imagen completa se calcula en función de los registros de seguimiento hacia adelante y hacia atrás.
El algoritmo de trazado de rayos se hizo bastante popular debido a su característica de estimulación realista de la iluminación. Esto es bastante eficiente sobre otras técnicas de renderizado, como el escaneo de rayos scanline. Los efectos de reflexión y sombra son resultados bastante simples del uso del algoritmo de trazado de rayos. Sin embargo, la mayor desventaja es su rendimiento, pero sigue siendo bastante ventajoso sobre otros métodos de renderizado como scanline.
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