Kas ir staru mešana?

Ievads par staru mešanu.

Staru mešana ir metode, ar kuru nosaka, kā gaisma saskarsies ar aci (vai kameru) virtuālajā ainā. Izmantojot 3D grafiku, staru mešana atdarina digitālo gaismas staru pārsūtīšanu no skatītāja perspektīvas digitālajā vidē. Stari krustojas ar objektiem ainā, un, pamatojoties uz krustošanās vietu un katra objekta īpašībām, staru mešana palīdz noteikt ekrāna pikseļu krāsu un spilgtumu.

Staru mešana ir ļoti svarīga atveidošanai un vizualizācijai, jo tā rada reālistisku apgaismojumu. Šī metode digitālajā vidē simulē to, kā gaisma mijiedarbojas ar objektiem reālajā pasaulē, un tas ļauj izveidot pārsteidzoši reālistiskus tēlus, objektus un ainas.

Staru mešanas vēsture.

Staru mešana ir moderna 3D dizaina pamatmetode, taču pati tehnoloģija ir gadu desmitiem sena. Sešdesmitajos gados datorzinātnieki pētīja paņēmienus, kā modelēt gaismas mijiedarbību ar virsmām, lai radītu reālistisku attēlu. Astoņdesmitajos gados Tērners Viteds (Turner Whitted) uzrakstīja rakstu par rekursīvo staru izsekošanu, kas popularizēja šo metodi. Tas ieviesa koncepciju, kā rīkoties ar atstarojumu un refrakcijām, rekursīvi izlaižot starus, — īstu pavērsienu staru mešanā.

Džons Kārmaks (John Carmack) popularizēja staru mešanu 20. gs. 90. gadu sākumā ar spēli “Wolfenstein 3D”, kurā tika izmantota staru mešana, lai radītu 3D perspektīvu 2D pasaulē. 2000. gados staru mešanas metodes tika sajauktas ar rasterizāciju, lai atbalstītu atveidošanu reāllaikā digitālajās simulācijās. Mūsdienās uzņēmumi izstrādā ar aparatūras paātrinātu staru izsekošanu, kas paplašina iespējamības robežas.

Reāli lietojuma veidi.

Staru mešana ir lieliski piemērota videospēlēm, taču tai ir arī citi svarīgi lietojuma veidi, piemēram:

1. Medicīniskā attēlveidošana. Staru mešana nodrošina volumetriskos datus no DT un MRI skenējumiem. Tādējādi medicīnas speciālisti iegūst detalizētus 3D attēlus, kas uzlabo diagnostikas precizitāti.
2. Arhitektūras vizualizācijas. Arhitekti izmanto staru mešanu, lai prognozētu, kā gaisma mijiedarbosies ar viņu telpām. Tā ir īpaši noderīga, lai noteiktu, kā saules gaisma apgaismos telpas dažādos dienas vai gada laikos.
3. Virtuālā realitāte (VR). VR izmanto staru mešanu mijiedarbības noteikšanai, tostarp skatiena izsekošanai un objekta atlasei. Tas papildina lietotāja pieredzi.
4. Spēles. Staru mešana ir svarīga videospēļu dizainā, jo tā atbalsta reālistisku, interaktīvu vidi. Videospēlēs staru mešana tiek izmantota dažādiem mērķiem, tostarp atveidošanai un sadursmes noteikšanai. Tādas spēles kā Doom Eternal un Cyberpunk 2077 ir tikai daži staru mešanas izmantošanas piemēri.

Volumetriskā staru mešana.

Volumetriskā staru mešana ir daudz vairāk nekā tikai standarta staru mešana. Šī metode izmanto volumetriskos datus, piemēram, 3D faktūras un datu kopas. Standarta staru mešanas gadījumā stari krustojas ar virsmām, savukārt volumetrisko staru mešanas gadījumā dati tiek vākti no visas telpas. Tas ir noderīgi tādos lietojuma veidos kā medicīniskā attēlveidošana, kur modelis vizualizē 3D datus no DT vai MRI skenējumiem.

Staru mešana salīdzinājumā ar citām atveidošanas metodēm.

Adobe Substance 3D ir radošam darbam paredzētu līdzekļu kopa 3D modeļu ģenerēšanai, modificēšanai un stilizēšanai. Staru mešana ir nozīmīga Substance 3D daļa, kas palīdz iegūt faktūru vai to, kā gaisma mijiedarbojas ar digitālajiem materiāliem. Papildus Substance 3D trīsdimensiju rīku kopai staru mešana ļauj izveidot detalizētas, precīzas faktūras ārkārtīgi reālistiskiem 3D modeļiem.

Apskatīsim, ar ko staru mešana atšķiras ar citām atveidošanas metodēm.

1. Staru mešana. Šis paņēmiens nosaka, kāda būs redzamība, metot starus no skatītāja uz ainu.
2. Rasterizācija. Šis 3D modelēšanas metode pārvērš ģeometriskas formas attēlošanai pikseļos. To plaši izmanto videospēļu reāllaika grafikā.
3. Staru izsekošana. Šis ir uzlabots staru mešanas veids. Tas simulē gaismas staru ceļu, tiem pārvietojoties pa ainu. Staru izsekošana rada ļoti reālistiskus attēlus, taču tai ir lielas skaitļošanas izmaksas.

Darba sākšana ar staru mešanu.

Tālāk piedāvājam iepazīties ar īsu rokasgrāmatu par to, kā sākt izmantot staru mešanu.

1. Izprotiet pamatus. Uzziniet, kas ir stari un kā tie darbojas, kā arī to, kā tie krustojas ar objektiem ainā.
2. Sāciet ar vienkāršām ainām. Ja tikko sākat darboties šajā jomā, sāciet ar pamata formu, piemēram, sfēru un plakņu, izveidi. Izmantojiet vienkāršas ēnošanas metodes, lai piešķirtu šiem objektiem dziļumu. Jūs redzēsit, kā šīs izvēles ietekmē ēnas, atspulgus un refrakciju ainā.
3. Izvērsiet savu darbu sarežģītākās ainās. Tiklīdz jums tas sāk izdoties, iekļaujiet vairāk objektu un materiālu.

Lai gan tas palīdzēs jums sākt darbu, turpiniet apgūt staru mešanas prasmes. Tiešsaistes apmācības materiāli, kopienas un Adobe Substance 3D rokasgrāmatas palīdzēs jums laika gaitā uzlabot savas prasmes.

Noskaidrojiet atšķirības: staru mešana, izmantojot Adobe Substance.

Staru mešana rada reālistiskākas digitālās ainas, atdarinot reālās pasaules apgaismojumu digitālajās telpās. No medicīniskās attēlveidošanas līdz videospēlēm — staru mešana ienes realitāti digitālajā laikmetā. Izveidojiet satriecošus vizuālos elementus: eksperimentējiet ar staru mešanu lietotnē Adobe Substance 3D jau tūlīt.