Ano ang ray casting?

Panimula sa ray casting.

Isang pamamaraan ang ray casting para sa pagtukoy kung paano tatama ang liwanag sa mata (o camera) sa isang virtual scene. Gamit ang 3D graphics, ginagaya ng ray casting ang pagpapadala ng mga digital na sinag ng liwanag mula sa perspective ng tumitingin sa digital environment. Mag-i-intersect ang mga sinag sa mga object sa scene at, batay sa kung saan nangyari ang mga pag-intersect at sa mga katangian ng bawat object, tutulungan ka ng ray casting na tukuyin ang kulay at brightness ng mga pixel sa screen.

Mahalaga ang ray casting para sa pag-render at visualization dahil gumagawa ito ng makatotohanang lighting. Ginagaya ng technique na ito kung paano nag-i-interact ang liwanag sa mga bagay sa totoong mundo sa isang digital environment, na nagbibigay-daan sa mga kahanga-hangang makatotohanang character, object, at scene.

Kasaysayan ng ray casting.

Ang ray casting ay isang pangunahing technique para sa modernong 3D design, pero ilang dekada na ang teknolohiya. Noong 1960s, nag-explore ang mga computer scientist ng mga pamamaraan para magaya kung paano nag-i-interact ang liwanag sa mga surface para sa makatotohanang pag-generate ng image. Noong 1980s, sumulat si Turner Whitted ng sanaysay tungkol sa recursive na ray tracing na nagpasikat sa technique. Ipinakilala nito ang konsepto ng paggawa ng mga reflection at refraction sa pamamagitan ng paulit-ulit na pag-cast ng mga sinag — isang tunay na game-changer para sa ray casting.

Pinasikat ni John Carmack ang ray casting sa unang bahagi ng 1990s gamit ang larong “Wolfenstein 3D,” na gumamit ng ray casting para gumawa ng 3D perspective sa isang 2D na mundo. Noong 2000s, nagsama ang mga technique sa ray casting at rasterization para suportahan ang real-time na pag-render sa mga digital na simulation. Ngayon, bumubuo ang mga kumpanya ng hardware-accelerated na ray tracing, na nilalampasan ang mga limitasyon ng kung ano ang posible.

Mga paggamit sa totoong mundo.

Mainam ang ray casting para sa mga video game, pero mayroon din itong iba pang mahalagang paggamit, gaya ng:

1. Medical imaging. Nagre-render ang ray casting ng volumetric data mula sa mga CT at MRI scan. Binibigyan nito ang mga propesyonal sa medisina ng mga detalyadong 3D image na pinapahusay ang katumpakan ng diagnosis.
2. Mga architectural visualization. Gumagamit ang mga architect ng ray casting para hulaan kung paano mag-i-interact ang liwanag sa mga space nila. Lalo itong nakakatulong sa pagtukoy kung paano iilawan ng sikat ng araw ang mga silid sa iba't ibang oras ng araw o taon.
3. Virtual reality (VR). Gumagamit ang VR ng ray casting para sa pag-detect ng interaction, kabilang ang pag-track ng tingin at pagpili ng object. Gumagawa ito ng mas immersive na experience ng user.
4. Mga laro. Mahalaga ang ray casting para sa design ng video game dahil sinusuportahan nito ang mga makatotohanan at interactive na environment. Gumagamit ang mga video game ng ray casting para sa iba't ibang layunin, kabilang ang pag-render at pag-detect ng collision. Ang mga laro gaya ng Doom Eternal at Cyberpunk 2077 ay ilang halimbawa lang ng paggana ng ray casting.

Volumetric na ray casting.

Lumalampas sa karaniwang ray casting ang volumetric na ray casting. Gumagamit ang technique na ito ng volumetric data, gaya ng mga 3D texture at dataset. Ang karaniwang ray casting ay nag-i-intersect ng mga sinag sa mga surface, habang nagsa-sample ng data ang volumetric na ray casting sa buong space. Kapaki-pakinabang ito sa mga paggamit gaya ng medical imaging, kung saan vini-visualize ng model ang 3D data mula sa mga CT o MRI scan.

Ray casting vs. iba pang technique sa pag-render.

Ang Adobe Substance 3D ay isang creative suite para sa pag-generate, pagbabago, at pag-style ng mga 3D model. Malaking bahagi ng Substance 3D ang ray casting, na nakakatulong sa texture baking, o sa kung paano nag-i-interact ang liwanag sa mga digital na materyal. Bukod pa sa suite ng mga 3D tool ng Substance 3D, ginagawang posible ng ray casting na gumawa ng mga detalyado at tumpak na texture para sa mga napakamakatotohanang 3D model.

Tingnan natin kung paano maihahambing ang ray casting sa iba pang technique sa pag-render:

1. Ray casting. Tinutukoy ng pamamaraang ito ang visibility sa pamamagitan ng pag-cast ng mga sinag mula sa tumitingin at papunta sa scene.
2. Rasterization. Kino-convert ng technique sa 3D modeling na ito ang mga geometric na hugis sa mga pixel para ipakita. Karaniwan itong ginagamit sa real-time na graphics para sa mga video game.
3. Ray tracing. Isa itong advanced na uri ng ray casting. Ginagaya nito ang daanan ng mga sinag ng liwanag habang naglalakbay ang mga ito sa isang scene. Gumagawa ang ray tracing ng mga napakamakatotohanang image, pero mataas ang gastos nito sa computation.

Pagsisimula sa ray casting.

Narito ang mabilisang gabay sa kung paano ka makakapagsimula sa ray casting:

1. Unawain ang mga pangunahing kaalaman. Alamin kung ano ang mga sinag at kung paano gumagana ang mga ito, pati na kung paano nag-i-intersect ang mga ito sa mga object sa isang scene.
2. Magsimula sa mga simpleng scene. Kung nagsisimula ka pa lang, magsimula sa mga pangunahing hugis tulad ng mga sphere at plane. Gumamit ng mga simpleng technique sa pag-shade para magbigay ng depth sa mga object na ito. Makikita mo kung paano nakakaapekto ang mga pagpiling ito sa mga shadow, reflection, at refraction sa scene.
3. Umusad sa mga kumplikadong scene. Kapag nagawa mo na iyon, maglagay ng mas maraming object at materyal.

Bagama't makakatulong ito sa iyo na magsimula, huwag kalimutang patuloy na mag-invest sa mga kasanayan mo sa ray casting. Ang mga online tutorial, komunidad, at gabay mula sa Adobe Substance 3D ay pahuhusayin ang mga kasanayan mo sa paglipas ng panahon.

Ma-experience ang kaibahan: ray casting gamit ang Adobe Substance.

Gumagawa ang ray casting ng mga mas makatotohanang digital scene sa pamamagitan ng paggaya sa lighting sa totoong mundo sa mga digital space. Mula sa medical imaging hanggang sa mga video game, nagbibigay ng realidad ang ray casting sa digital era. Gumawa ng mga sarili mong kamangha-manghang visual: mag-eksperimento sa ray casting sa Adobe Substance 3D ngayon.