Например, проследяването на лъчите може да се използва във филма, тъй като изображенията могат да бъдат направени в постпродукцията, като по този начин имат достатъчно време. От друга страна, видео игрите изискват по-бързо изобразяване на изображения; така проследяването на лъчите не е най-добрият вариант.
Софтуер, наречен ray tracer, симулира пътуването на отделни светлинни лъчи от виртуален източник на светлина към виртуална камера. Виртуалният светлинен лъч може да премине през обемна атмосфера като мъгла или дим и да взаимодейства с повърхности на материала, като например метал, стъкло или вода. Всеки един от тези обекти е проектиран и моделиран от художници и инженери, за да повлияе на външния вид на сцената, както е направена от лъчевия трасиращ елемент. Усъвършенстваните тригери на лъчи могат да прилагат допълнителни изчисления, като интеррефлексия, радиоточност и каустика, за да симулират сложни поведения на светлината.
Колко време отнема?
Проследяването на лъчите може да генерира силно реалистични изображения, но е изчислително скъпо и следователно много бавно. Например, всеки кадър от компютърно-анимационния филм „ Университет на чудовищата“, издаден от Pixar през 2013 г., изисква 29 часа за рендиране. При 24 кадъра в секунда, 110-минутният филм има приблизително 160 000 кадъра. Pixar използва масивна ферма за визуализация, за да разпредели изчисленията, завършвайки ги в рамките на няколко месеца. На един единствен компютър филмът щеше да отнеме четири и половина милиона часа - 524 години - за да завърши визуализацията.
Не всички визуализатори са лъчеви маркери
Тъй като изчислението отнема много време, често се използва трасиране на лъчи за крайното рендиране. Междинните или визуализиращите визуализации често се изпълняват с "по-евтини" визуализатори, които бързо създават изображение с по-ниско качество. Например, Blender използва Cycles Renderer, за да изпълнява проследяване на лъчи, или Blender Internal Renderer, за да визуализира бързо не-фотореалистични изображения.
Проследяване на Ray на видеокартата
Традиционно, проследяването на лъчи се извършва от процесора, а не от GPU. Хардуерът на видеокартата е проектиран да изпомпва колкото се може повече FPS (кадъра в секунда), за да подобри графични приложения в реално време, като например видео игри. За разлика от това, проследяването на лъчите обикновено е бавен процес, жертвайки в реално време скорост за фотореалистично качество. Следователно софтуерът за проследяване на лъчи не е проектиран да работи на хардуер на графичния процесор, а хардуерът на графичния процесор не е проектиран да извършва трасиране на лъчи.
Въпреки това, на 13 август 2018 г., NVidia обяви новата си архитектура за графична обработка на Тюринг, способна да изпълнява проследяване на лъчи в реално време. Първите графични процесори, които използват архитектурата на Turing, Quadro RTX, са планирани да бъдат пуснати в края на 2018 година.
Софтуер за проследяване на лъчи
По-долу са дадени примери за софтуер за проследяване на лъчи, който може да се изтегли или закупи.
- Autodesk 3ds max - Специализирано 3D моделиране, анимация и приложение за визуализация, насочено предимно към CAD потребители, като архитекти.
- Autodesk Maya - Подобно на 3ds max, но с акцент върху анимацията на героите.
- Blender - Безплатно 3D моделиране, анимация и визуализация с отворен код.
- Брайс - Фрактален генератор на пейзажи, въведен през 1994 година.
- Cinema 4D - 3D моделиране, анимация и рендиране на приложения с процедурни ефекти за режисьори и художници, които рекламират като лесни за научаване.
- Houdini - пълнофункционално 3D анимационно приложение, включващо симулирана физика, флуидна динамика и обемни симулации. Ограничена версия на име Houdini Apprentice е достъпна за студенти и ентусиасти, които да използват безплатно.
- Lightwave - 3D CGI приложение, което е било използвано за създаване на графики, специални ефекти и видео игри.
- LuxCoreRender е безплатна, с отворен код рендер за Windows, MacOS и Linux.
- POV-Ray (Устойчивостта на Vision Raytracer) е свободен рендер на отворен код, който създава изображения от SDL (език за описание на сцени), език с пълна версия на Тюринг с поддръжка на макроси.
- RenderMan - рендер на филмово качество, разработен от Pixar, използван във филми като Incredibles 2 и Avengers: Infinity War .
- Visionaray - библиотека за проследяване на междуплатформени лъчи с отворен код.
- YafaRay - Безплатен, проследяващ Monte Monte Carlo ray.
Допълнителни ресурси
3D анимация, CAD, Радиосистема, Симулация, Софтуерни термини, TurboSquid