Elektronika.lt
 2024 m. lapkričio 14 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 - Elektronika, technika
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvykiai, visuomenė
 - Pažintiniai, įdomybės
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Lapkričio 13 d. 20:29
KTU mokslininkų ir partnerių kuriamas VR įrankis padės vilkikų vairuotojams įvaldyti stresines situacijas
Lapkričio 13 d. 18:23
Kas yra kibernetiniai nusikaltėliai ir 4 būdai, kaip juos pačius apgauti
Lapkričio 13 d. 16:23
Ar „ChatGPT“ meta iššūkį „Google“? Nauja paieškos funkcija ir kaip ja naudotis
Lapkričio 13 d. 14:19
Labas, „Siri“, pasitark su „ChatGPT“: „Apple“ balso asistentui pribrendo laikas pokyčiams
Lapkričio 13 d. 12:29
Dauguma vartotojų nebepasitiki nuo sukčių nukentėjusiomis įmonėmis
Lapkričio 13 d. 10:49
Pasitikrinkite, ar jūsų telefone įjungti saugos pranešimai
Lapkričio 13 d. 08:50
Technologijos miegamajame – naujausios inovacijos gali padėti pagerinti miego kokybę
Lapkričio 12 d. 20:23
Jau 2025 m. vidutinio ir smulkiojo verslo laukia svarbūs pokyčiai – ar verta baimintis duomenų teikimo į i.EKA? (2)
Lapkričio 12 d. 18:14
Kaip „Mac“ kompiuterio garsą mažinti ar didinti mažesniais žingsneliais
Lapkričio 12 d. 16:42
KTU mokslininkų kūrinys: efektyvesnė reabilitacijos sistema po traumų, sumažinanti jų galimybę ateityje
FS25 Tractors
Farming Simulator 25 Mods, FS25 Maps, FS25 Trucks
ETS2 Mods
ETS2 Trucks, ETS2 Bus, Euro Truck Simulator 2 Mods
FS22 Tractors
Farming Simulator 22 Mods, FS22 Maps, FS25 Mods
VAT calculator
VAT number check, What is VAT, How much is VAT
LEGO
Mänguköök, mudelautod, nukuvanker
Thermal monocular
Thermal vision camera,
Night vision ar scope,
Night vision spotting scope
FS25 Mods
FS25 Harvesters, FS25 Tractors Mods, FS25 Maps Mods
Dantų protezavimas
All on 4 implantai,
Endodontija mikroskopu,
Dantų implantacija
FS25 Mods
FS25 Maps, FS25 Cheats, FS25 Install Mods
GTA 6 Weapons
GTA 6 Characters, GTA 6 Map, GTA 6 Vehicles
FS25 Mods
Farming Simulator 25 Mods
Reklama
 Straipsniai » Kompiuteriai, IT Dalintis | Spausdinti

Spindulių sekimo technologija – vaizdams formuoti

Publikuota: 2007-03-19 07:17
Tematika: Kompiuteriai, IT
Skirta: Pradedantiems
Autorius: Rūta Makūnaitė
Aut. teisės: el. paštas ©Lietuvos Rytas, UAB
Inf. šaltinis: el. paštas Kompiuterija – PC World

Spindulių sekimo metodas paprastai asocijuojasi su tikroviškais vaizdais, tačiau dėl didelių techninių išteklių jis beveik niekada nesiejamas su paprastiems vartotojams skirtomis programomis. Tačiau didėjant galimybėms spindulių sekimo principai taikomi ir kuriant įprastas programas. Tokiu būdu sugeneruotų vaizdų kokybė lenkia rastrinę grafiką.

 Rodyti komentarus (1)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 

Spindulių sekimo metodas (angl. Ray tracing) paprastai asocijuojasi su tikroviškais vaizdais, tačiau dėl didelių techninių išteklių jis beveik niekada nesiejamas su paprastiems vartotojams skirtomis programomis. Tačiau didėjant galimybėms spindulių sekimo principai taikomi ir kuriant įprastas programas. Tokiu būdu sugeneruotų vaizdų kokybė lenkia rastrinę grafiką.

Trimačiai vaizdai dažniausiai generuojami pasitelkus rastrinę grafiką: vaizdas suskaidomas į objektus, o šie – į daugiakampius, kurie vėliau apdorojami ir iš jų formuojamas vaizdas. Tačiau rastrinė grafika turi keletą trūkumų. Pirmiausia beveik visi realūs objektai yra lenktos formos, tad juos aproksimuojant daugiakampiais gaunamas kampuotas vaizdas.

Vaizdo glotnumą galima padidinti naudojant daugiau daugiakampių, tačiau rastrinėje grafikoje apdorojami visi daugiakampiai, net tie, kurių nematyti. Nematomus daugiakampius programa gali aptikti tik visus juos apdorojusi. Taigi kompiuterių išteklių, reikalingų trimačiam vaizdui formuoti, poreikis didėja proporcingai vaizdo detalumui, t. y. proporcingai daugiakampių skaičiui.

Dar viena problema – šešėlių, atspindžių ir kitų optinių efektų neįmanoma sumodeliuoti grafiniu procesoriumi, nes visi daugiakampiai apdorojami nepriklausomai vienas nuo kito. Realiame pasaulyje visos vaizdo dalys yra susijusios ir veikia viena kitą, o taikant rastrinę grafiką daroma prielaida, jog bet kuris vaizdo elementas yra savarankiškas. Šios prielaidos trūkumus paprastai kompensuoja menininkai: jie iš anksto numato, kokių efektų bus veikiamas apdorojamas daugiakampis, ir juos iš anksto suprogramuoja.

Šių problemų gali padėti išvengti spindulių sekimo metodas, pagrįstas šviesos spindulio sklidimo ir jo sąveikos su paviršiais modeliavimu. Šis metodas atbuline seka matematiškai modeliuoja kelią, kurį nukeliautų šviesos spindulys, sklisdamas iš įsivaizduojamo objektyvo. Kitaip tariant, sekama spindulio trajektorija iš vieno taško į kitą, siekiant nustatyti kelyje pasitaikančius objektus ir atstumą iki artimiausio sankirtos taško. Atsekus daug spindulių, atkuriamas visas per objektyvą matomas vaizdas. Be to, kadangi šviesos spinduliai iš tiesų yra nepriklausomi, įvairūs efektai, pavyzdžiui, atspindžiai, šešėliai, lūžiai, atrodo tikroviški. Šis metodas yra pagrįstas optikos dėsniais.

Šio algoritmo idėja siekia senovės Graikijos laikus, kai buvo manoma, jog žmogus mato iš akių „iššaudamas“ spindulius, aptinkančius supančio pasaulio objektus. Ši teorija buvo paneigta maždaug prieš 400 metų. Pirmasis šia idėja pasinaudojo vokiečių dailininkas Albrechtas Düeris, virvelėmis, pririštomis prie objektų ir rėmo, tiksliai suprojektavęs objektų formą dvimatėje erdvėje.

Kompiuterijoje šio algoritmo taikymo pradininku laikomas Turneris Whittedas, 1980 metais parašęs pirmąjį straipsnį apie spindulių sekimo algoritmą. Nuo tada matomiems daiktams nustatyti naudotas algoritmas tapo tikroviškų vaizdų kūrimo metodu.

Spinduliai sekami tokiu principu:

  • Pirmiausia nustatoma, ar tarp objektų A ir B yra kliūčių. Tam iš objektyvo „nutiesiami“ spinduliai ir stebima, ar jie į ką nors „atsitrenkia“.
  • Apšvietimo bandymu nustatoma, ar niekas neužstoja kelio tarp objekto A ir šviesos šaltinio. Tai leidžia tiksliai nustatyti apšviestas ir šešėlyje glūdinčias sritis.
  • Nustačius, kad spindulys pataikys į objektą, skaičiuojama, kur jis keliaus toliau, atsižvelgiant į tai, ar jis atspindės, lūš, ar bus sugertas. Retas objektas pasižymi tobulomis optinėmis savybėmis, pavyzdžiui, 100 proc. atspindžiu, tad paprastai šio etapo metu sužadinamas šešėliuoklis, nustatantis, koks santykinis spindulio kiekis bus atspindėtas bei lūš įvairiomis kryptimis.
  • Šviesos transporto sistema nustato, kaip šviesa keliauja iš įvairių šviesos šaltinių į vieną ar daugiau objektyvų. Kai kurie šviesos srautai keliauja neveikdami per objektyvą matomo vaizdo. Vieni šaltiniai gali tiesiogiai paveikti objektą, kiti – netiesiogiai.

Vienas didžiausių spindulių sekimo metodo trūkumų – jo našumas. Skaičiuojant kitais metodais, remiamasi ryšiu tarp vaizdo elementų, o spindulių sekimo metodu kiekvieno spindulio skaičiavimai pradedami iš naujo. Tiesa, spinduliai yra atskirti, todėl tose vietose, kur vaizdavimo kokybę reikia pagerinti, galima naudoti daugiau spindulių.

Algoritmo našumui padidinti pasitelkiamos spartinimo struktūros: padalijama erdvė arba remiamasi indeksavimo struktūra. Bet kuris trimatis objektas arba scena padalijami į tuščios erdvės sritis bei nedideles netuščias sritis. Tokia struktūra leidžia veiksmingai nustatyti, kuriuo keliu spindulys keliaus erdvėje, ir patikrinti, ar jis kirs daugiakampius, esančius tik tam tikroje srityje. Kitu atveju tektų tikrinti visus daugiakampius. Jeigu scena sudaryta iš nejudančių objektų, spartinimo struktūra gali būti sudaryta iš anksto ir įkeliama kartu su scenos geometrija. Jei scena yra dinamiška, turi būti suformuota kiekvieno kadro spartinimo struktūra realiuoju laiku, o tam reikia daug išteklių. Dažniausiai pasitaikantis spartinimo struktūrų tipas – vadinamieji kD medžiai.

Paprastesnis kD medžių sudarymo algoritmas:

  • Peržiūrėti visas viršūnes, išanalizuoti jas ir pasiūlyti veiksmingiausią būdą padalyti į dvi dalis pagal kainos funkciją. Taip suformuojamos dvi antrojo lygio šakos.
  • Kartoti pirmąjį žingsnį kuriant naujų lygių šakas, kol struktūra bus pakankamai detali.

Paprastai suformuoti pagrindines šakas yra sudėtinga, tačiau vėliau smulkesnes šakas lengviau išskirti.

Žaidimuose kitoms vaizdų apdorojimo programoms taip pat reikia struktūrizuoti sceną, pavyzdžiui, fizikos varikliui ar susidūrimų nustatymo varikliui. Jeigu visos šios programos remtųsi tokia pat spartinimo struktūra, kokia naudojasi spindulių sekimo programa, reikėtų rečiau realiuoju laiku formuoti kD medį.

Spindulių sekimas ilgą laiką buvo per brangus kasdienėms programoms. Net filmų studijos tik neseniai pradėjo taikyti šį metodą. „Pixar“ pasitelkė spindulių sekimo technologiją tikroviškam automobilių kėbulų žibėjimui animaciniame filme „Cars“ išgauti.

Spindulių sekimo metodas gali pakeisti rastrinę grafiką, nes jo veikimo algoritmas puikiai tinka šiuolaikiniams procesoriams – jo našumas didėja daugėjant gijų ir branduolių. Be to, Sarlando universiteto mokslininkai sukūrė 66 MHz procesorių, vaizdus spindulių sekimo algoritmu apdorojantį taip pat sparčiai kaip 2,6 GHz spartos „Pentium 4“ procesorius. Tad gali būti, jog netrukus į kompiuterį bus diegiami ne tik grafiniai, bet ir spindulių sekimo procesoriai.

Iliustracijų šaltinis – „Scientific American“.





Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

Electronic component supply – „Eurodis Electronics“

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Full feature custom PCB prototype service

GENERAL FINANCING BANKAS

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

„Konstanta 42“

Technologijos.lt

Buitinė technika ir elektronika internetu žemos kainos – Zuza.lt

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

Draugiškas internetas


Reklama
‡ 1999–2024 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Script hook v, Openiv, Menyoo
gta5mod.net
FS25 Mods, FS25 Tractors, FS25 Maps
fs25mods.lt
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
Reklamos paslaugos
SEO sprendimai

www.addad.lt
Elektroninių parduotuvių optimizavimas „Google“ paieškos sistemai
www.seospiders.lt
FS22 mods, Farming simulator 22 mods,
FS22 maps

fs22.com
Reklama


Reklama