Hvad er ray casting (strålekastning)?

Introduktion af ray casting.

Ray casting er en metode til bestemmelse af, hvordan lyset vil ramme øjet (eller kameraet) i en virtuel scene. Med 3D-grafik efterligner ray casting udsendelse af digitale lysstråler fra seerens perspektiv til de digitale omgivelser. Strålerne vil krydse med objekter i scenen og baseret på, hvor de krydsende linjer opstår og egenskaberne for hvert enkelt objekt, hjælper ray casting dig med at bestemme farve og lysstyrke på pixlerne på skærmen.

Ray casting er afgørende for rendering og visualisering, fordi det skaber realistisk belysning. Denne teknik simulerer, hvordan lyset interagerer med objekter i den virkelige verden i digitale omgivelser, hvilket giver mulighed for forbløffende realistiske figurer, objekter og scener.

Historien bag ray casting.

Ray casting er en grundteknik for moderne 3D-design, men teknologien er årtier gammel. I 1960'erne undersøgte computerforskere metoder til at simulere, hvordan lyset interagerer med overflader med henblik på realistisk billedgenering. I 1980'erne skrev Turner Whitted en afhandling om rekursiv ray tracing, som gjorde teknikken populær. Den introducerede konceptet med at håndtere refleksioner og refraktioner ved at kaste stråler rekursivt – en ægte game-changer inden for ray casting.

John Carmack gjorde ray casting populær i begyndelsen af 1990'erne med spillet “Wolfenstein 3D,” der brugte ray casting til at skabe et 3D-perspektiv i en 2D-verden. I 2000'erne blandede ray casting-teknikkerne sig med rasterisering for at understøtte rendering i sand tid i digitale simuleringer. I dag udvikler virksomheder hardware-accelereret ray tracing, der skubber grænserne for det mulige.

Anvendelsesmuligheder i det virkelige liv.

Ray casting er fantastisk til videospil, men det har også andre vigtige applikationer, som f.eks.:

1. Medicinsk billedbehandling. Ray casting renderer volumetriske data fra CT- og MRI-scanninger. Dette giver lægefaglige personer detaljerede 3D-billeder, der forbedrer den diagnostiske nøjagtighed.
2. Arkitektoniske visualiseringer. Arkitekter anvender ray casting til at forudse, hvordan lys vil interagere med deres rum. Det er særligt anvendeligt til at bestemme, hvordan sollyset vil oplyse rum på forskellige tidspunkter på dagen eller året.
3. Virtual reality (VR). VR anvender ray casting til interaktionsregistrering, herunder øjensporing og objektmarkering. Dette skaber en mere inddragende brugeroplevelse.
4. Spil. Ray casting er vigtigt for videospildesign, fordi det understøtter realistiske, interaktive omgivelser. Videospil bruger ray casting til mange forskellige formål, herunder rendering og kollisionsregistrering. Spil som Doom Eternal og Cyberpunk 2077 er blot nogle få eksempler på ray casting i arbejde.

Volumetrisk ray casting.

Volumetrisk ray casting går et skridt videre ud over standard ray casting. Denne teknik anvender volumetriske data, som f.eks. 3D-teksturer og datasæt. Standard ray casting krydser stråler med overflader, mens volumetrisk ray casting tager prøver af data gennem rummet. Dette er nyttigt ved anvendelser som medicinsk billedbehandling, hvor modellen visualiserer 3D-data fra CT eller MRI-scanninger.

Ray casting sammenlignet med andre renderingsteknikker.

Adobe Substance 3D er en kreative pakke til generering, ændring og stilisering af 3D-modeller. Ray casting er en stor del af Substance 3D, hvilket hjælper med teksturbagning eller hvordan lyset interagerer med digitale materialer. Ud over Substance 3D's pakke med 3D-værktøjer gør ray casting det muligt at skabe detaljerede, præcise teksturer med henblik på yderst realistiske 3D-modeller.

Lad os kigge på, hvordan ray casting er sammenlignet med andre renderingsteknikker:

1. Ray casting. Denne metode bestemmer synligheden ved at kaste stråler fra seeren og ind i scenen.
2. Rasterisering. Denne 3D-modelleringsteknik konverterer geometriske former til pixler til visning. Det er udbredt inden for grafik i sand tid til videospil.
3. Ray tracing. Dette er en avanceret form for ray casting. Den simulerer stien af lysstrålerne, når de passerer gennem en scene. Ray tracing skaber yderst realistiske billeder, men indebærer en stor beregningsmæssig omkostning.

Sådan kommer du i gang med ray casting.

Her er en hurtig vejledning til, hvordan du kommer i gang med ray casting:

1. Forstå de grundlæggende principper. Lær hvad stråler er, og hvordan de virker, samt hvordan de krydser med objekter i en scene.
2. Start med enkle scener. Hvis du lige er begyndt, så start med de grundlæggende former som sfærer og planer. Brug enkle skyggeteknikker til at give dybde til disse objekter. Du vil se, hvordan disse valg påvirker skygger, refleksioner og refraktioner i scenen.
3. Udvid til komplekse scener. Når det er på plads, så integrer flere objekter og materialer.

Dette vil hjælpe dig med at komme i gang, men husk nu fortsat at undersøge dine ray casting-kompetencer. Online selvstudier, fællesskaber og vejledninger fra Adobe Substance 3D vil forbedre dine kompetencer med tiden.

Oplev forskellen: ray casting med Adobe Substance.

Ray casting skaber mere realistiske scener ved at efterligne virkelighedens belysning i digitale rum. Fra medicinsk billedbehandling til videospil bringer ray casting virkelighed ind i den digitale æra. Skab dine egne imponerende visualiseringer: eksperimentér med ray casting i Adobe Substance 3D nu.