Transcript Ray Tracing

Ray Tracing
Ray Tracing – Introducción
-La primera noción del Ray Tracing se remonta a
1637. Por René Descartes.
-En 1980 se propone el Ray tracing a nivel
Computacional, creando imágenes “super-reales “.
-En las decadas posteriores se ha buscado la mejora
de eficiencia y optimizacion del Ray Tracing.
Ray Tracing – Ray Tracing
-En 1969 Aparecen las primeras nociones del Ray Tracing.
-En 1980 Se propone el primer Paradigma del Ray
Tracing
Integra:
o Reflexión
oRefracción
oSombras
oRemoción de superficies ocultas
Ray Tracing – Ray Tracing
-Es la forma mas simple de representar el camino de un rayo
de luz en el ambiente.
-Por cada pixel se traza un rayo de luz desde un observador
o un punto de vista.
-Los rayos de luz son infinitamente delgados, la reflexión y
refracción no se esparce.
-Se crean imágenes Súper-reales , objetos extremadamente
pulidos y con reflexiones múltiples extremadamente
brillantes.
Ray Tracing – Modelo De Iluminación
-Se observa el rayo de luz que refleja en
el cilindro y refracta por el cubo.
-Se observa un rayo que viene directo
de la fuente.
- Se observa un rayo que refleja en la
esfera y refleja en el cubo.
Ray Tracing – Modelo De Iluminación
Ray Tracing – Modelo De Iluminación
Para cada pixel de la imagen{
Crear un rayo desde el punto de visión a través del pixelActual
Inicializar NearestT al INFINITO y NearestObject a NULL
Para cada objeto de la escena {
Si el rayo intercepta el objetoActual{
Si t de la intersección es menor que NearestT {
Poner NearestT = t de la intersección
Poner NearestObject a objetoActual
}
}
}
Si NearestObject = NULL{
Rellenamos pixelActual con el color de fondo
}
Sino{
Lanzar un rayo a cada foco de luz para comprobar las sombras
Si la superficie es reflectiva, generar un rayo reflectivo (recursivo)
Si la superficie es transparente, generar un rayo refractante (recursivo)
Usar NearestObject y NearestT para computar la función de sombreado
Rellenar este pixel con el color resultante de la función de sombreado
Ray Tracing – Intersecciones
-Si se hace de utilizando fuerza bruta verificando el rayo
contra todos los objetos se estima que el 95 % del tiempo
se tarda calculando las intersecciones
-Por lo tanto se tiene que lidiar con 2 problemas:
oDesempeño de los chequeos de las intersecciones.
oAdoptar una estrategia diferente a la fuerza
bruta que guie el orden en que se chequean las
intersecciones.
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Esfera
1. Se busca si el origen del rayo se encuentra afuera de la
esfera.
2. Se busca el punto mas cercano del rayo con respecto al
centro de la esfera.
3. Si el punto se encuentra afuera de la esfera y apunta lejos
de la esfera el rayo no pasa por ella.
4. Si no se busca la raíz cuadrada de la distancia mas cercana
del rayo hacia la superficie de la esfera.
5. Si el valor es negativo el rayo no le pega a la esfera.
6. Si no se encuentra desde arriba la distancia entre la
superficie y el rayo
7. Calcular las coordenadas de la intersección.
8. Calcula la normal en el punto de intersección.
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Esfera
-Es fácil encapsular un objeto en una esfera.
-El chequeo de intersección se hace rápido.
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Poligonos
1.
Se obtiene la ecuación del plano que contiene al polígono.
2. Se chequea si hay una intersección entre el plano y el
rayo.
3. Se chequea si el polígono se encuentra en la intersección.
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Poligonos
-Es simple de implementar pero es costoso.
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Caja
Ray Tracing – Intersecciones Rayo/Cuadrante
Cálculo de coeficientes, a, b, c Similar a esfera
Ray Tracing – Intersecciones beam tracing
En lugar de un solo rayo, varios, formando cuerpos geométricos
Cono, cilindro, pirámide
Eficiencia y realismo (elimina problemas de aliasing)
Ray Tracing – Intersecciones Otros Objetos
Subdividir, encerrar en esferas
Ray Tracing – Sombras Simples Objetos Opacos
Factores a tomar en cuenta: Forma e intensidad
Ray tracing los maneja correctamente , incorpora interacción difusa
Ray Tracing – Sombras Simples Objetos Opacos
‘shadow feeler’
Muchas fuentes de luz producen mas carga de trabajo
Buffer de luz, acelera el proceso
Ray Tracing – Sombras Simples Obj. Par. Trans.
Cáustica (Con Backwards Ray tracing)
Sombras más complejas
Ray Tracing – Deficiencias
-¿Imágenes incorrectas?
Tiempos muy largos de procesamiento
Próxima exposición
Ray tracing en la práctica
Ejemplos de uso de Ray tracing
Lo nuevo en Ray tracing
Ray tracing en tiempo real