Strålesporing er en bildesyntesealgoritme som beregner lysbanen som piksler i et bildeplan og simulerer effekten på de virtuelle overflatene den treffer, slik at oppførselen til bildet lyser mer flytende . Når det gjelder bruksstedet, brukes det i videospill, 3D-animert grafikk, blant annet [ 1 ] . Denne teknikken er i stand til å produsere bilder med en høy grad av realisme, på en større måte enn tradisjonell skannelinjegjengivelse , selv om beregningskostnadene for strålesporing er mye høyere.
Strålesporing er et forsøk på å simulere hvordan øynene våre ser virkeligheten. Det er en teknologi som er ansvarlig for å forbedre kvaliteten på skygger og refleksjoner som genereres av belysning. Det er en algoritme som utfører en bedre beregning av lyset som når øynene våre i et bestemt øyeblikk, og med dette prøver den å simulere lysstrålene som produserer dem, og forkaster alt annet som ikke påvirker synet i det øyeblikket. , dette lar scenene i videospill være nærmere virkeligheten. Det lar deg observere refleksjonene til mange objekter med større detaljer og tilbyr også bedre bildekvalitet, noe som endrer tekstur og utseende betydelig, men det har også sine ulemper siden den globale FPS-ytelsen er ganske straffet.
Ray Tracing har blitt brukt i årevis for å gjengi statiske scener (bilder) eller til og med på kino, siden til tross for de enorme beregningskostnadene, når den digitale grafikken har blitt behandlet, trenger den ikke lenger å beregnes på nytt. Til nå kan ikke de kraftigste grafikkortene i verden opprettholde stabil høy FPS med Ray Tracing aktivert, så selskapene som utvikler denne typen kort velger å opprettholde en høy bildehastighet i stedet for en kvalitet høyere enn det som kalles maksimum . Ray Tracing er hovedsakelig rettet mot videospill, selv om det også har blitt implementert i dedikerte benchmarks, som tar sikte på å vurdere et grafikkort både for ytelse og evne til å utføre denne teknologien.
Ideen om strålesporing dateres tilbake til rundt 1500-tallet da den ble beskrevet av Albrecht Durer [ 2 ] . I 1982 brukte Scott Roth begrepet stråleutslipp i sammenheng med datagrafikk, selv om det er en mye mindre presis versjon av strålesporing som ikke inkluderer brytning eller refleksjon av lys.
I stråleemisjonsalgoritmen bestemmes de synlige overflatene i scenen som skal syntetiseres ved å spore stråler fra observatøren ( kameraet ) til scenen gjennom bildeplanet . Strålens skjæringspunkt med de forskjellige objektene i scenen beregnes og skjæringspunktet som er nærmest observatøren avgjør hvilket som er det synlige objektet.
Strålesporingsalgoritmen utvider ideen om å spore stråler for å bestemme synlige overflater med en skyggeprosess (beregning av pikselintensitet ) som tar hensyn til globale lyseffekter som refleksjoner, brytninger eller kasteskygger.
For å simulere effekten av refleksjon og brytning trekkes stråler rekursivt fra skjæringspunktet som skyggelegges avhengig av materialets egenskaper til det kryssede objektet.
For å simulere skyggene som kastes, sendes det ut stråler fra skjæringspunktet til lyskildene. Disse strålene er kjent som skyggestråler.
Den grunnleggende strålesporingsalgoritmen ble forbedret av Robert Cook (1985) for å simulere andre effekter i bilder ved stokastisk prøvetaking ved bruk av en Monte Carlo-metode ; blant disse effektene kan vi nevne bevegelsesuskarphet , dybdeskarphet eller subsampling for å myke opp kantene på det resulterende bildet.
For øyeblikket er strålesporingsalgoritmen grunnlaget for andre mer komplekse algoritmer for bildesyntese ( fotonmapping , Metropolis, blant andre) som er i stand til å simulere komplekse globale belysningseffekter som fargeblanding eller kaustics . . Denne teknikken ble introdusert av selskaper som Pixar på deres stasjonære datamaskiner beregnet for dataanimasjon. Denne teknologien begynte å bli utviklet av NVIDIA siden 2013, og det var ikke før i 2019 at den ble introdusert på hjemmemarkedet med Turing -arkitekturen for skjermkort, innoverende med en metode for å forbedre den visuelle kvaliteten til videospill og tredimensjonale objekter. Den første av titlene som støtter sanntids lysstrålesporingsteknologi er Battlefield V. [1] Denne teknologien ble også utviklet av Intel og ble kjent under kodenavnet Larrabee for sin serie med dedikerte grafikkort fra de som kun ble laget ingeniørkunst prøver og kom aldri på markedet. En del av denne forskningen ble øremerket utviklingen av grafikkbrikkene i Haswell -prosessorene . AMD vil introdusere denne teknologien i Navi -grafikkortene og i APU -ene til PlayStation 5- og Xbox Series X|S- konsollene .
Strålesporing beskriver en metode for å konstruere visuelle bilder i 3D-grafikkmiljøer , med større fotorealisme enn raycasting eller skanningslinjegjengivelse. Det fungerer ved å tegne et imaginært øyes siktelinje gjennom hver piksel på en virtuell skjerm, og beregne fargen på objektet som er synlig gjennom den.
Det er en algoritme som fortsatt er under utvikling på grunn av rikelig bruk av ressurser, den forventes å bli optimalisert og perfeksjonert i de kommende årene.