Vivid raytracer
Egyebek
Fotózás

Alapfogalmak

3D grafikával mindenki találkozott már élete folyamán. Aki látott már "modern" számítógépes játékot, vagy filmtrükköt a moziban (nem a régi Chaplin filmekre gondolok), esetleg tisztítószer reklámot a TV-ben, az találkozott már a grafika ezen ágazatával.

A síkképen való térbeli megjelenítésnek (lényegében ez a 3D grafika) már több évtizedes múltja, és számtalan formája van. Technikailag ezek sokban különböznek, mégis van egy közös vonásuk, mégpedig az, hogy egy elképzelt világban (virtuális térben) elhelyezett testeket próbálnak megjeleníteni, a valóságot lehetőleg minél jobban megközelítő módon. Ezen eljárások csúcsa a raytrace technika.

Raytrace

Minden 3D grafikai eljárás közül a raytrace a legtökéletesebb, mégpedig azon egyszerű oknál fogva, hogy nem pusztán különböző trükkökkel próbálja imitálni a valóságot, hanem egy az egyben lemodellezi azt. A raytrace szószerinti fordításban sugárkövetést jelent. Ebben a kifejezésben gyakorlatilag benne is van a lényeg, "követni a fénysugarak útját".

A valóságos világban az ember szeme nem más mint egy fotondetektor. Felfogja a fényforrásból kiinduló, és a különböző testekről visszaverődő fénysugarakat (fotonok) és képpé alakítja azt. Ez általában a fotonok egy jelentéktelen hányada, a fénysugarak nagyrésze soha nem éri el a szemünket, hanem szétszóródik vagy elnyelődik valahol a világban.

raytrace A raytrace eljárás kitalálói pontosan ezt alkották meg számítógépen, az egész nem más, mint matematika. Nem kell mást tenni a képalkotáshoz, csak figyelembe venni a fény fizikai tulajdonságait (amit ismerünk jórészt), megnézni, hogy honnan indul, mivel találkozik, arról hogyan verődik vissza (vagy hogyan nyelődik el) és végigkövetni az útját. Vagyis csak számolni kell tudni hozzá, márpedig a számítógépek semmi mást nem tudnak, csak számolni. De azt nagyon tudnak. Szükségük is van rá, hiszen fénysugarak milliárdjainak útját kell nyomon követniük, ami roppant sok számítási feladatot igényel, ebből pedig már gondolom sejthető, hogy minden 3D technika közül ez a legerőforrásigényesebb, ugyanakkor a végeredmény is a legtökéletesebb.

Persze ha a valóságnak megfelelően végigszámolnánk mondjuk egy szobában felkapcsolt lámpából kiinduló összes fénysugárnak útját, akkor a világ minden számítógépes kapacitása sem lenne elég hozzá, így a raytrace technika kitalálói egy pici kis kreativitással éltek. Ez annyiból áll, hogy fordítottak egyet a dolgokon. Minek végigszámolgatni azon fénysugarak útját, amelyek sohasem érnek el a szemünkig? Semmi értelme, hiszen ezen sugarak nem befolyásolják az alkotott képet. Ez puszta erőforráspocsékolás lenne, így "megfordították az idő folyását", és a fénysugarak útját a kamerától követik végig a fényforráshoz. Ezzel a trükkel elérték, hogy tényleg csak azokat a számításokat kell elvégezni és figyelembe venni, amelyek kihatással lesznek a végeredményre.

Röviden ennyi a raytrace technika lényege, a következő fejezetben bemutatok néhány általánosan használt kifejezést...



Néhány, gyakran elhangzó szakkifejezés

Renderelés:
Ezt a kifejezést sokféle értelemben szokás használni, a fő jelentése a "kiszámoltatás" vagy "leszámoltatás". Mikor készítünk egy 3D-s képet, akkor ezt valamilyen modellező programmal tesszük, vagy pedig egy forráskódot szerkesztünk, a lényeg, hogy elkészítjük a virtuális világunk tervét (vázlatát). Leírjuk, hogy hol van a fényforrás, milyen testek vannak ebben a térben, milyen a felületük stb stb. Majd miután megvagyunk mindezzel, akkor azt mondjuk a raytracer programnak, hogy számolja ki, hogy hogyan nézne ez ki a valóságban. Ezt a "számolja ki" feladatot nevezzük renderelésnek.

Tektúra:
A textúra egy test felületi mintázatát jelenti. Például egy fából készült asztallapnak a faerezet a textúrája. A 3D világban ezt úgy modellezik, hogy egy képet (mondjuk egy sima JPG fotót) "feszítenek rá" a testre, pontosan úgy, ahogyan mondjuk az asztalra terítjük a terítőt, a mintázat pedig követi a test geometriáját (felszínét).

Törésmutató (IOR):
A fizika óráról jól ismert fénytörési mutató másnéven. Minden anyag, amelyen a fény keresztül tud hatolni, rendelkezik törésmutatóval. raytraceVagyis a fény "elhajlik" (pontosabban megtörik) miközben átlép a más sűrűségű közegbe. A részleteket gondolom mindenki alaposan elsajátította az iskolában, talán emlékeztetőül csak annyit, hogy beesési merőlegesnek nevezzük azt a képzeletbeli vonalat amit a test felületére állítunk merőlegesen abba a pontba, ahol áthatol a fény. A ritkáb közegből a sűrűbbe való áthaladáskor a fény a beesési merőlegeshez törik (vagyis a felé hajlik el), sűrűbből ritkábba pedig fordítva. Az ábra szerintem elég beszédes itt bal oldalt.

A 3D világban erre a tulajdonságra az IOR rövidítést használják, az angol "Index Of Refraction" kezdőbetűiből.



Tovább az első lépésekhez...»
foot