Wat is ray casting?

Inleiding tot ray casting.

Ray casting is een methode om te bepalen hoe licht het oog (of de camera) raakt in een virtuele scène. Bij 3D-beelden wordt het sturen van digitale lichtstralen vanuit het perspectief van de kijker in de digitale omgeving nagebootst. De stralen raken objecten in de scène en afhankelijk van waar dit gebeurt en de eigenschappen van elk object, kun je met ray casting de kleur en helderheid van pixels op het scherm bepalen.

Ray casting is essentieel voor rendering en visualisatie omdat het zorgt voor een realistische belichting. Deze techniek simuleert in een digitale omgeving de interactie van licht met objecten in de echte wereld, wat bijzonder realistische personages, objecten en scènes mogelijk maakt.

Geschiedenis van ray casting.

Ray casting is een fundamentele techniek voor modern 3D-ontwerp, maar de technologie is tientallen jaren oud. In de jaren 1960 hebben computerwetenschappers methoden onderzocht om de interactie van licht met oppervlakken na te bootsen en zo realistische beelden te genereren. In de jaren 1980 schreef Turner Whitted een artikel over recursieve raytracering waardoor de techniek in zwang kwam. In dit artikel werd het concept om lichtreflectie en -breking te verwerken met recursieve ray casting geïntroduceerd – een echte gamechanger voor ray casting.

John Carmack maakte ray casting in de vroege jaren 1990 populair met de game “Wolfenstein 3D”, waarin een 3D-perspectief in een 2D-wereld werd gemaakt met ray casting. In de jaren 2000 werden technieken voor ray casting gecombineerd met rastering om real-time rendering te ondersteunen in digitale simulaties. Bedrijven houden zich momenteel bezig met de ontwikkeling van raytracering met hardwareversnelling, waarmee de grenzen van het mogelijke verder worden verlegd.

Praktische toepassingen.

Ray casting is geweldig voor videogames, maar er zijn andere belangrijke toepassingen zoals:

1. Medische beeldvorming. Met ray casting worden volumetrische data van CT- en MRI-scans gerenderd. Zo krijgen medische professionals gedetailleerde 3D-beelden om nauwkeurigere diagnoses te stellen.
2. Architectuurvisualisaties. Met ray casting kunnen architecten voorspellen hoe licht interacteert met hun ruimten. Het is met name nuttig om te bepalen hoe kamers op verschillende momenten van de dag of in een jaar worden verlicht door zonlicht.
3. Virtual reality (VR). Bij VR wordt ray casting gebruikt om interactie te detecteren, waaronder het volgen van een blik en het selecteren van objecten. Hierdoor wordt de gebruikerservaring meeslepender.
4. Games. Ray casting is belangrijk voor videogameontwerp omdat het realistische, interactieve omgevingen ondersteunt. In videogames wordt ray casting gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals rendering en botsingsdetectie. Games zoals Doom Eternal en Cyberpunk 2077 zijn slechts een paar voorbeelden van het gebruik van ray casting.

Volumetrische ray casting.

Volumetrische ray casting gaat een stap verder dan standaard ray casting. Bij deze techniek worden volumetrische data, zoals 3D-texturen en datasets gebruikt. Bij standaard ray casting raken stralen met oppervlakken, maar bij volumetrische ray casting wordt data in de hele ruimte gesampled. Dit is nuttig voor toepassingen zoals medische beeldvorming, waarbij 3D-data van CT- of MRI-scans wordt gevisualiseerd door het model.

Ray casting versus andere renderingtechnieken.

Adobe Substance 3D is een creatieve suite voor het genereren, aanpassen en stileren van 3D-modellen. Ray casting is een belangrijk onderdeel van Substance 3D en wordt gebruikt voor het samensmelten van texturen of de interactie van licht met digitale materialen. Naast de functies van de suite met 3D-tools van Substance 3D biedt ray casting de mogelijkheid om gedetailleerde, nauwkeurige texturen te maken voor zeer realistische 3D-modellen.

Laten we ray casting eens vergelijken met andere renderingtechnieken:

1. Ray casting. Met deze methode wordt de zichtbaarheid bepaald door stralen vanaf de kijker te verzenden naar de scène.
2. Rastering. Met deze 3D-modelleringstechniek worden geometrische vormen omgezet in pixels die worden weergegeven. Deze techniek wordt veel gebruikt in real-time graphics voor videogames.
3. Raytracering. Dit is een geavanceerde vorm van ray casting. Hiermee wordt het pad van lichtstralen door een scène nagebootst. Raytracering biedt zeer realistische beelden, maar vereist veel rekenkracht.

Aan de slag met ray casting.

Hier is een korte gids om aan de slag te gaan met ray casting.

1. Inzicht in de basisbeginselen. Ontdek wat stralen zijn, hoe ze werken en hoe ze objecten in een scène raken.
2. Begin met eenvoudige scènes. Als je net begint, kun je het beste basisvormen zoals bollen en vlakken gebruiken. Gebruik eenvoudige shadingtechnieken om deze objecten diepte te geven. Je zult zien welke invloed deze keuzes hebben op schaduwen, reflecties en lichtbreking in de scène.
3. Voeg complexe scènes toe. Wanneer je dat onder de knie hebt, voeg je meer objecten en materialen toe.

Dit helpt je op weg, maar vergeet niet om doorlopend te investeren in je vaardigheden op het gebied van ray casting. Met behulp van online tutorials, community's en gidsen van Adobe Substance 3D kun je je vaardigheden verder verbeteren.

Ervaar het verschil: ray casting met Adobe Substance.

Ray casting biedt realistischere digitale scènes door de lichtval in de echte wereld na te bootsen in digitale ruimten. Van medische beeldvorming tot videogames, ray casting brengt de realiteit naar het digitale tijdperk. Maak zelf verbluffende beelden: experimenteer nu met ray casting in Adobe Substance 3D.