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光线追寻:一种颠覆性技能

对于任何名副其实地从事AR/VR/XR、产品设计或仿真工作的工程师而言,光线追踪是他们应该熟悉的一种技术。因为它是自三维(3D)图形诞生以来图形技术领域最重要的进步之一,而且它即将从高深的电影和广告领

关于任何当之无愧地从事AR/VR/XR、产品设计或仿真作业的工程师而言,光线追寻是他们应该了解的一种技能。由于它是自三维(3D)图形诞生以来图形技能范畴最重要的前进之一,而且它行将从深邃的电影和广告范畴转向移动、可穿戴和轿车等嵌入式范畴,作为全新的、更有用的处理光线追寻的办法进入商场。

假如你去看任何的三维场景,会发现其传神度很大程度上取决于光照。在传统的图形烘托(光栅化处理)中,光照贴图和暗影贴图是预先核算好的,然后应用到场景中以模仿场景外观。可是,虽然能够完成很漂亮的作用,但其一直受限于一个实际,即这些技能仅仅是在模仿光照。光线追寻技能则是模仿光照在实在国际中怎么体现,以创立更精确、更程序化的反射、通明、发光和原料图画。

在实际生活中,光源宣布的虚拟光束会照耀到物体上。然后光线会与该物体相互作用,并依据物体的外表性质再反射到另一个外表上。之后,光线会不停地进行反射,然后发生光和影。

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核算机中的光线追寻,或许更精确地说是“途径追寻”,其进程与实在国际中的光线照耀途径是相反的。光线实际上是从摄像机的视角发射出来,照耀到场景中的物体上,然后算法会依据光线所照耀到的外表的性质来核算光线将怎么与该外表相互作用。之后,会持续追寻每条光线照耀到每个物体上的途径,直至回来光源。成果便是一个场景被照亮,就像其被实在国际中的太阳照亮相同:具有传神的反射和暗影作用。

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传统上,由于核算负载太高,无法在嵌入式设备(乃至高端作业站)上实时地履行此操作。

虽然光线追寻在游戏中仍是十分新鲜的事物,但许多人现现已过三维动画电影了解了光线追寻。在《玩具总动员4》(Toy Story 4)的开场镜头中,雨坑里反射的光线便是最近的一个比如。可是,这些场景需求在专用服务器集群上用数月时刻去烘托,这关于游戏来说并不适用,在游戏中场景有必要以至少每秒30帧的速度实时生成,最好是两倍速度乃至更高。 

在游戏中进行实时光线追寻曾经是无法完成的,由于触及巨大的核算量,可是这种状况现已有所改动,这要归功于将光栅化的速度和光线追寻的视觉精确度结合在一起的混合式办法。在你的手机上运转具有光线追寻功用的游戏将会有多棒?这将在不久的将来成为实际。

有这样一个问题,虽然用于移动设备的实时光线追寻解决方案现已存在了一段时刻,可是仍没有一个生态系统来支撑它——不过这种状况正在改动。2018年,英伟达(NVIDIA)面向台式电脑商场,尤其是游戏玩家发布了具有混合实时光线追寻功用的硬件。可是就连英伟达在发布该硬件时也没有任何游戏,这突显出为一种新技能打造生态有多么困难。可是,现在比如Bethesda和Unity等很多游戏开发商现已有所举动,一起2020年的新一代游戏机也将包含一些光线追寻功用。不久之后,光线追寻亦会开端出现在其他商场中——例如AR / VR商场。

成果是,跟着光线追寻从头被提上日程以及人们开端在自己的电脑上体会它,我们会逐步想要去具有它,而且的确希望它出现在自己的移动设备、VR耳机和游戏机上。因而,为了跟上年代的脚步,工程师们需求开端了解这一改动职业的技能的最新进展。

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