▷ 래스터 화란 무엇이며 광선 추적과의 차이점은 무엇입니까

새로운 Nvidia RTX 그래픽 카드가 출시 된 직후. 우리는 래스터 화 와 광선 추적과의 차이점 에 대한 기사를 작성하고 싶었습니다. 이 기술에 대해 알아야 할 모든 것을 알 준비가 되셨습니까? 시작하자!

래스터 화와 광선 추적의 차이점

실시간 PC 그래픽은 오랫동안 "래스터 화"라는 기술을 사용 하여 2 차원 화면에 3 차원 개체 를 표시했습니다. 이 기술은 빠른 기술이며 지난 몇 년간 결과는 매우 좋았지 만 광선 추적이 할 수있는 것만 큼 좋지는 않습니다.

래스터 기술을 사용하면 화면에 표시되는 객체가 3 차원 객체 모델을 만드는 가상 삼각형 또는 다각형의 메쉬로 만들어집니다. 이 가상 메쉬에서 정점으로 알려진 각 삼각형의 모서리는 크기와 모양이 다른 다른 삼각형의 정점과 교차합니다. 이로 인해 공간에서의 위치뿐만 아니라 색상, 질감 및 개체의 표면이 향하는 방식을 결정하는 데 사용되는 "정상"에 대한 정보를 포함하여 많은 정점이 각 정점과 연관됩니다..

그런 다음 컴퓨터는 3D 모델의 삼각형을 픽셀 또는 2D 화면의 점으로 변환합니다. 각 정점은 삼각형의 정점에 저장된 데이터에서 초기 색상 값을 할당 할 수 있습니다. 장면의 조명이 픽셀을 비추는 방식에 따라 픽셀 색상을 변경하고 하나 이상의 텍스처를 픽셀에 적용하는 것을 포함하는 추가 픽셀 처리 또는“음영”은 최종 색상을 적용하기 위해 결합됩니다. 한 픽셀.

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장면의 모든 객체 모델에 4 백만 개의 폴리곤이 사용되고 4K 화면에 약 8 백만 개의 픽셀이있을 수 있으므로 계산이 많이 필요합니다. 이 모든 것에 우리는 화면에 표시되는 각 이미지가 일반적으로 초당 30-90 회 업데이트되도록 추가해야합니다. 또한 속도를 높이기 위해 임시 공간으로 설정된 메모리 버퍼는 화면에 표시되기 전에 미리 프레임을 렌더링하는 데 사용됩니다.

픽셀 화면의 xy 위치에있는 전면 객체가 표시되고 가장 전면 객체 뒤에있는 객체가 숨겨져 있는지 확인하기 위해 깊이 또는 "z- 버퍼"를 사용하여 픽셀 깊이 정보를 저장합니다. 이것이 현대적이고 그래픽이 풍부한 컴퓨터 게임이 강력한 GPU를 사용하는 이유입니다.이 GPU 는 초당 수백만 개의 계산을 수행 할 수 있습니다.

Ray Tracing 은 완전히 다른 방식으로 작동합니다 . 현실에서 우리가 보는 3D 물체는 광원에 의해 조명되며, 빛을 구성하는 광자는 한 물체에서 다른 물체로 반사되어 관찰자의 눈에 도달 할 수 있습니다. 또한 빛은 일부 물체에 의해 차단되어 그림자를 만들거나, 물체의 이미지가 다른 물체의 표면에 반사되는 것을 볼 때와 같이 물체간에 빛이 반사 될 수 있습니다. 또한 굴절 이있어 유리나 물과 같이 투명하거나 반투명 한 물체를 통과 할 때 빛의 속도와 방향이 변경됩니다.

Ray Tracing은 이러한 효과를 재현합니다.이 기법은 1969 년 IBM의 Arthur Appel에 의해 처음 설명 된 기술입니다. 이 기술은 2D보기 화면에서 각 픽셀을 통과하는 빛의 경로를 추적하여 장면의 3D 모델로 만듭니다. Nvidia Research 의 회원 인 Turner Whitted는 1979 년 "음영 스크린의 개선 된 조명 모델"이라는 제목의 1979 년 논문에서 10 년 후 큰 성과를 거두었 습니다. 레이 트레이싱.

Whitted 기술을 사용하면 번개가 장면에서 물체에 부딪 칠 때 물체 표면에 영향을주는 지점의 색상 및 조명 정보가 픽셀 색상 및 조명 수준에 영향을줍니다. 광원에 도달하기 전에 빔이 다른 물체의 표면을 가로 질러 튀거나 이동하는 경우, 모든 물체의 색상 및 조명 정보가 픽셀의 최종 색상에 영향을 줄 수 있습니다.

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1980 년대의 또 다른 문서는 영화 제작 방식을 뒤집어 놓은 컴퓨터 그래픽 혁명의 나머지 지적 기반을 마련했다. 1984 년 Robert Film, Thomas Porter 및 Lucasfilm의 Loren Carpenter는 Ray Tracing이 모션 블러, 피사계 심도, 반광, 반투명 및 흐릿한 반사와 같은 다양한 일반적인 영화 기법을 어떻게 통합 할 수 있는지 자세히 설명했습니다. 카메라로 만들 수 있습니다. 2 년 후, CalTech의 Jim Kajiya 교수 인 "The Rendering Equation"은 컴퓨터 그래픽이 생성 된 방식을 물리적으로 매핑하여 광 산란 방식을 더 잘 표현하는 작업을 완료했습니다. 장면에서.

이 모든 연구와 최신 GPU를 결합한 결과는 실제 사진이나 비디오와 구분할 수없는 방식으로 그림자, 반사 및 굴절을 캡처하는 컴퓨터 생성 이미지입니다. 그 사실은 Ray Tracing이 현대 영화를 정복 한 이유입니다. Enrico Cerica가 OctaneRender를 사용하여 생성 한 다음 이미지는 램프의 유리 스트로크 왜곡, 창에서의 확산 조명 및 프레임 이미지에 반영된 바닥의 랜턴의 젖빛 유리를 보여줍니다.

Ray Tracing은 전력 소모량이 매우 많은 기술이므로 영화 제작자가 많은 수의 서버 또는 팜을 사용 하여 복잡한 특수 효과를 생성하는 데 며칠, 심지어 몇 주가 걸릴 수있는 프로세스에서 장면을 만듭니다. 의심 할 여지없이 많은 요소가 전반적인 그래픽 품질 및 광선 추적 성능에 기여합니다. 실제로 레이트 레이싱은 계산 상 매우 강렬하기 때문에 장면의 나머지 영역과 동시에 기술의 시각적 품질과 사실감으로부터 가장 큰 이점을 얻는 장면에서 해당 영역이나 객체를 나타내는 데 종종 사용됩니다. 래스터 화를 사용하여 처리됩니다.

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