Какво е хвърляне на лъчи?

Въведение в хвърлянето на лъчи.

Хвърлянето на лъчи е метод за определяне как светлината попада в окото (или камерата) във виртуална сцена. С 3D графики хвърлянето на лъчи имитира изпращането на цифрови лъчи светлина от гледната точка на зрителя в цифровата среда. Лъчите ще се пресичат с обекти в сцената и, в зависимост от местата на пресичанията и свойствата на всеки обект, хвърлянето на лъчи ви помага да определите цвета и яркостта на пикселите на екрана.

Хвърлянето на лъчи е от решаващо значение за рендирането и визуализацията, защото създава реалистично осветление. Тази техника симулира как светлината взаимодейства с обекти в реалния свят в дигитална среда, което позволява създаването на удивително реалистични персонажи, обекти и сцени.

История на хвърлянето на лъчи.

Хвърлянето на лъчи е основна техника в съвременния 3D дизайн, но датира от десетилетия. През 60-те години на миналия век компютърни разработчици изследваха методи за симулиране на взаимодействието на светлината с повърхностите за генериране на реалистично изображение. През 80-те години на миналия век Търнър Уиттед написа статия за рекурсивното проследяване на лъчи, която популяризира техниката. Той въведе концепцията за обработка на отраженията и пречупванията чрез рекурсивно хвърляне на лъчи – повратна точка в развитието на хвърлянето на лъчи.

Джон Кармак популяризира хвърлянето на лъчи в началото на 90-те години на миналия век с играта „Wolfenstein 3D“, която използва хвърляне на лъчи, за да създаде 3D перспектива в 2D свят. През 2000-те години техниките за хвърляне на лъчи се смесват с растеризацията, за да поддържат рендирането в реално време в цифровите симулации. Днес компаниите разработват хардуерно ускорено проследяване на лъчи, което разширява границите на възможното.

Приложения в реалния свят.

Хвърлянето на лъчи е чудесна техника за видео игри, но има и други важни приложения, като например:

1. Медицинска образна диагностика. Хвърлянето на лъчи рендира обемни данни от КТ и ЯМР сканиранията. Това осигурява на медицинските специалисти подробни 3D изображения, които подобряват точността на диагностика.
2. Архитектурни визуализации. Архитектите използват хвърляне на лъчи, за да предвидят как ще взаимодейства светлината с техните пространства. Това е особено полезно за определяне как слънчевата светлина ще осветява стаите в различни часове на деня или годината.
3. Виртуална реалност (VR). VR използва хвърлянето на лъчи за откриване на взаимодействие, включително проследяване на погледа и избора на обект. Това създава по-завладяващо потребителско изживяване.
4. Игри. Хвърлянето на лъчи е важно за дизайна на видео игри, защото поддържа реалистични, интерактивни среди. Видеоигрите използват хвърляне на лъчи за различни цели, включително рендиране и откриване на сблъсък. Игри като Doom Eternal и Cyberpunk 2077 са само няколко примера за хвърляне на лъчи в действие.

Обемно хвърляне на лъчи.

Обемното хвърляне на лъчи преминава една стъпка отвъд стандартното хвърляне на лъчи. Тази техника използва обемни данни, като 3D текстури и набори от данни. Стандартното хвърляне на лъчи пресича лъчи с повърхности, докато обемното леене на лъчи взема проби от данни в цялото пространство. Това е полезно в приложения като медицинска образна диагностика, където моделът визуализира 3D данни от КТ или ЯМР сканирания.

Хвърлянето на лъчи и другите техники за рендиране.

Adobe Substance 3D е творчески пакет за генериране, модифициране и стилизиране на 3D модели. Хвърлянето на лъчи заема голяма част от Substance 3D, което помага при изготвянето на текстури или на начина, по който светлината взаимодейства с цифровите материали. В допълнение към пакета от 3D инструменти на Substance 3D, хвърлянето на лъчи прави възможно създаването на подробни, точни текстури за изключително реалистични 3D модели.

Нека направим сравнение между хвърлянето на лъчи и други техники за рендиране:

1. Хвърляне на лъчи. Този метод определя видимостта чрез хвърляне на лъчи от зрителя към сцената.
2. Растеризация. Тази техника на 3D моделиране преобразува геометричните форми в пиксели за извеждане на екрана. Тя се използва широко в графики в реално време за видео игри.
3. Проследяване на лъчи. Това е усъвършенствана форма на хвърляне на лъчи. То симулира пътя на светлинните лъчи, докато преминават през дадена сцена. Проследяването на лъчи създава много реалистични изображения, но има големи разходи на изчислителна мощност.

Начални стъпки в хвърлянето на лъчи.

Ето кратко ръководство, което ще ви помогне да направите първите си стъпки в хвърлянето на лъчи:

1. Разберете основните понятия. Научете какво представляват лъчите и как работят, както и как се пресичат с обекти в сцена.
2. Започнете с прости сцени. Ако тепърва започвате, започнете с основни форми като сфери и равнини. Използвайте прости техники за шейдинг, за да придадете дълбочина на тези обекти. Ще видите как вашите избори влияят на сенките, отраженията и пречупванията в сцената.
3. Разширете до сложни сцени. След като се справите с това, включете повече предмети и материали.

Въпреки че това ще ви помогне да започнете, не забравяйте да продължите да инвестирате в уменията си за хвърляне на лъчи. Онлайн уроци, общности и ръководства от Adobe Substance 3D ще подобрят вашите умения с течение на времето.

Усетете разликата: хвърляне на лъчи с Adobe Substance.

Хвърлянето на лъчи създава по-реалистични дигитални сцени, като имитира осветление от реалния свят в цифрови пространства. От медицински изображения до видео игри – хвърлянето на лъчи внася реалистичност в цифровата ера. Създайте свои собствени зашеметяващи визуализации: експериментирайте с хвърляне на лъчи в Adobe Substance 3D сега.