تتبع الأشعة

تتبع الأشعة

تستخدم في التصميم الجرافيكي ، تتبع الأشعة هو فعل استخدام المسار الذي يسلكه الضوء بكسل لإنشاء الصور. يحاكي تتبع الشعاع التأثيرات التي تحدثها أشعة الضوء على الأشياء التي تصادفها. عادةً ما تكون الصور التي تم إنشاؤها باستخدام تتبع الأشعة ذات جودة أفضل ولديها درجة أعلى من الواقعية ، ولكنها تستغرق وقتًا أطول لإكمالها وتتطلب المزيد من قوة الحوسبة. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدام تتبع الأشعة لإنشاء صور ثابتة.

على سبيل المثال ، يمكن استخدام تتبع الأشعة في الفيلم لأنه يمكن عمل الصور في مرحلة ما بعد الإنتاج ، وبالتالي يكون لها متسع من الوقت. على النقيض من ذلك ، تتطلب ألعاب الفيديو عرضًا أسرع للصور ؛ لذا فإن تتبع الأشعة ليس هو الخيار الأفضل.

كيف يعمل تتبع الأشعة؟

برنامج يسمى أ جهاز تتبع الأشعة يحاكي رحلة أشعة الضوء الفردية من مصدر ضوء افتراضي إلى عدسة كاميرا افتراضية. قد يمر شعاع الضوء الافتراضي عبر أجواء حجمية مثل الضباب أو الدخان ، ويتفاعل مع أسطح المواد مثل المعدن أو الزجاج أو الماء ، على سبيل المثال. تم تصميم ونمذجة كل من هذه الأشياء من قبل فنانين ومهندسين للتأثير على مظهر المشهد كما تم تقديمه بواسطة جهاز تتبع الأشعة. قد تطبق أجهزة تتبع الأشعة المتقدمة حسابات إضافية مثل انعكاس والإشعاع والمواد الكاوية لمحاكاة السلوكيات المعقدة للضوء.

كم من الوقت تستغرق؟

يمكن أن ينتج عن تتبع الأشعة صورًا واقعية للغاية ، ولكنها مكلفة من الناحية الحسابية ، وبالتالي فهي بطيئة جدًا. على سبيل المثال ، كل إطار ثابت من فيلم الرسوم المتحركة بالكمبيوتر جامعة الوحوش ، صدر بواسطة بيكسار في عام 2013 ، تطلب الأمر 29 ساعة لتقديمه. بمعدل 24 إطارًا في الثانية ، يحتوي الفيلم الذي تبلغ مدته 110 دقيقة على ما يقرب من 160.000 إطار. استخدمت Pixar مزرعة تصيير ضخمة لـ نشر الحساب ، وإتمامه في غضون أشهر. على جهاز كمبيوتر واحد ، كان الفيلم سيستغرق أربعة ملايين ونصف ساعة - 524 عامًا - لإنهاء العرض.

ليس كل العارضين عبارة عن أجهزة تتبع للأشعة

نظرًا لأن الحساب يستغرق وقتًا طويلاً ، غالبًا ما يتم استخدام تتبع الأشعة للعرض النهائي. غالبًا ما يتم تنفيذ العروض الوسيطة أو المعاينة باستخدام أجهزة عرض 'أرخص' ، والتي تنتج بسرعة صورة ذات جودة أقل. على سبيل المثال ، يستخدم Blender Renderer Cycles لإجراء تتبع الشعاع ، أو Blender Internal Renderer لتقديم صور غير واقعية بسرعة.

تتبع الأشعة على وحدة معالجة الرسومات

تقليديا ، يتم تنفيذ تتبع الأشعة بواسطة وحدة المعالجة المركزية ، وليس وحدة معالجة الرسومات. تم تصميم أجهزة وحدة معالجة الرسومات لضخ أكبر عدد ممكن FPS (إطارات في الثانية) قدر الإمكان ، لتحسين تطبيقات الرسومات في الوقت الفعلي مثل ألعاب الفيديو. في المقابل ، عادة ما يكون تتبع الشعاع عملية بطيئة ، مما يضحي بسرعة الوقت الحقيقي من أجل جودة الصورة الواقعية. لذلك ، لم يتم تصميم برنامج تتبع الأشعة ليتم تشغيله على أجهزة وحدة معالجة الرسومات ، ولم يتم تصميم أجهزة وحدة معالجة الرسومات لأداء تتبع الأشعة.

ومع ذلك ، في 13 أغسطس ، 2018 و نفيديا أعلنت عن هندسة معالجة رسومات Turing الجديدة ، القادرة على أداء تتبع الأشعة في الوقت الفعلي. من المقرر إطلاق أول وحدات معالجة الرسومات التي تستخدم بنية Turing ، وهي Quadro RTX ، في نهاية 2018 .

برنامج تتبع الشعاع

فيما يلي أمثلة على برنامج تتبع الأشعة المتاح للتنزيل أو الشراء.

  • Autodesk 3ds max - تطبيق خاص للنمذجة والرسوم المتحركة والعرض ثلاثي الأبعاد ، يستهدف بشكل أساسي مستخدمي CAD ، مثل المهندسين المعماريين.
  • أوتوديسك مايا - على غرار 3ds max ، ولكن مع التركيز على الرسوم المتحركة للشخصية.
  • خلاط - مجاني ، مفتوح المصدر النمذجة ثلاثية الأبعاد والرسوم المتحركة وتطبيق التقديم.
  • بريس - تم إدخال مولد المناظر الطبيعية كسورية في 1994 .
  • سينما 4 د - تطبيق للنمذجة ثلاثية الأبعاد والرسوم المتحركة والعرض مع تأثيرات إجرائية لصانعي الأفلام وفناني الرسومات المتحركة ، يتم الإعلان عنه على أنه سهل التعلم.
  • هوديني - تطبيق رسوم متحركة ثلاثي الأبعاد كامل الميزات يتميز بمحاكاة الفيزياء وديناميكيات السوائل والمحاكاة الحجمية. يتوفر إصدار محدود يسمى Houdini Apprentice للطلاب والمتحمسين لاستخدامه مجانًا.
  • الموجة الخفيفة - تطبيق CGI ثلاثي الأبعاد يستخدم لإنشاء رسومات متحركة ، مؤثرات خاصة ، و العاب الكترونية .
  • LuxCoreRender - عارض مجاني مفتوح المصدر لـ شبابيك و macOS ، و لينكس .
  • بوف راي (استمرار الرؤية Raytracer) - عارض مجاني ومفتوح المصدر ينشئ صورًا من SDL (لغة وصف المشهد) ، وهي لغة Turing كاملة مع دقيق الدعم.
  • رندرمان - عارض بجودة الأفلام طورته شركة Pixar ، ويستخدم في أفلام مثل الخارقون 2 و المنتقمون: إنفينيتي وور .
  • Visionaray - مكتبة مفتوحة المصدر ومتعددة المنصات لتتبع الأشعة.