什麼是光線投射？

光線投射簡介

光線投射是一種決定光線如何在虛擬場景中照射到眼睛 (或鏡頭) 的方法。透過 3D 圖形，光線投射可模擬將數位光束從觀眾的視角傳送到數位環境中。光線會與場景中的物件相交，而且根據交集發生的位置和每個物件的屬性，光線投射可協助您決定螢幕上像素的顏色和亮度。

由於光線投射可以建立逼真的光線，因此對於渲染和視覺化至關重要。這項技術可模擬光線如何在數位環境中與真實世界物件相互作用，以便建立令人驚嘆的逼真人物、物件和場景。

光線投射的歷史

光線投射是現代 3D 設計的基本技術，但該技術已有數十年歷史。在 1960 年代，電腦科學家探索了各種模擬光線與表面相互作用的方法，以產生逼真的影像。在 1980 年代，Turner Whitted 撰寫了一篇有關遞迴式光線追蹤的文章來推廣這項技術。其中引進了以遞迴方式投射光線來處理反射和折射的概念，為光線投射帶來真正的重大改變。

John Carmack 在 1990 年代初透過《德軍總部 3D》遊戲推廣了光線投射，該遊戲使用光線投射在 2D 世界中建立 3D 視角。在 2000 年代，光線投射技術與光柵化相結合，以支援數位模擬中的即時渲染。今天，公司正在開發硬體加速的光線追蹤，而開創各種可能性。

真實世界應用

光線投射非常適合用於電玩遊戲，但還有其他重要的應用，例如：

1. 醫學影像。 光線投射可從 CT 和 MRI 掃描產生體積資料。這為醫療專業人士提供了精細的 3D 影像，從而提高了診斷準確性。
2. 建築視覺化。 建築師使用光線投射，預估光線如何與其空間相互作用。這特別適用於決定陽光將在一天或一年的不同時間如何照亮房間。
3. 虛擬實境 (VR)。 VR 使用光線投射進行互動偵測，包括視線追蹤和物件選取。這可打造更身歷其境的使用者體驗。
4. 遊戲。 光線投射對於電玩遊戲設計很重要，因為它支援逼真、互動的體驗。電玩遊戲將光線投射用於各種目的，包括渲染和碰撞偵測。《毀滅戰士》和《電馭叛客 2077》等遊戲只是光線投射實際運作的幾個例子。

體積光線投射

體積光線投射比標準光線投射更進一步。這項技術使用體積資料，例如 3D 紋理和資料集。標準光線投射使光線與表面相交，而體積光線投射則對整個空間的資料進行採樣。這在醫學影像等應用中非常有用，其中模型可將來自 CT 或 MRI 掃描的 3D 資料視覺化。

光線投射與其他渲染技術

Adobe Substance 3D 是一款創意套件，可產生 3D 模型、進行修改，並為其增添風格。光線投射是 Substance 3D 的重要組成部分，有助於製作紋理或決定光線如何與數位材質相互作用。除了 Substance 3D 的 3D 工具套件之外，光線投射還可以為高度逼真的 3D 模型建立精細、準確的紋理。

讓我們來看看光線投射與其他渲染技術的比較：

1. 光線投射。 此方法透過將光線從觀眾投射到場景中來決定可見度。
2. 光柵化。 這項 3D 建模技術會將幾何形狀轉換為像素以便顯示，廣泛用於電玩遊戲的即時圖形。
3. 光線追蹤。 這是光線投射的進階形式。它會模擬光線穿過場景時的路徑。光線追蹤可建立高度逼真的影像，但運算成本非常高。

開始使用光線投射

以下是如何開始使用光線投射的快速指南：

1. 了解基本概念。 了解什麼是光線及其運作方式，以及其如何與場景中的物件相互作用。
2. 從簡單的場景開始。 如果您剛起步，請從球面和平面等基本形狀開始。使用簡單的著色技術來給予這些物件深度。您將了解這些選擇如何影響場景中的陰影、反射和折射。
3. 擴展為複雜的場景。 熟練後，就能結合更多物件和材質。

雖然這將協助您開始使用，但不要忘記繼續培養您的光線投射技能。Adobe Substance 3D 的線上教學、社群和指南都將隨著時間的推移增強您的技能。

體驗差異：使用 Adobe Substance 進行光線投射

光線投射透過在數位空間中模擬真實世界光線，以建立更逼真的數位場景。從醫學影像到電玩遊戲，光線投射將現實帶入數位時代。建立您自己的出色視覺效果：立即在 Adobe Substance 3D 中嘗試使用光線投射。