1. Что такое трассировка пути?
2. Почему трассировка пути?

Рендерер - это программное обеспечение, которое берет все модели, анимации, текстуры, а также источники света и другие объекты сцены и создает окончательное изображение, которое составляет анимационный фильм, путем расчета того, как свет отражается вокруг виртуальной сцены и затеняет объекты. Hyperion является нашим внутренним средством визуализации и трассирующим физическим путем.

Что такое трассировка пути?

Трассировка пути - это метод генерации цифровых изображений путем моделирования взаимодействия света с объектами в виртуальном мире. Путь света отслеживается путем стрельбы лучами (отрезками) в сцену и отслеживания их, когда они отражаются между объектами.

Трассировка пути получила свое название от расчета полного пути света от источника света к камере. Свет может потенциально отражаться между многими объектами в виртуальной сцене. Когда луч света попадает на поверхность, он отражается и создает новые лучи света. Поэтому путь может состоять из нескольких лучей. Собрав все лучи вдоль пути вместе, можно рассчитать вклад источника света и поверхностей вдоль пути. Эти расчеты используются для получения окончательного изображения.

Во многих версиях трассировки путей (включая подход, который использует Hyperion), пути запускаются с камеры и снимаются в сцене для поиска соединений с источниками света. Это противоположно тому, как свет ведет себя в реальном мире, но, делая это в обратном направлении, гораздо легче найти пути света, которые действительно попадут в камеру.

Почему трассировка пути?

Техника способна создавать высокую степень реализма. Поскольку все взаимодействия между источниками света и объектами в виртуальной сцене моделируются, мы можем фиксировать такие эффекты, как преломление и глянцевые отражения. Самое главное, мы можем создавать изображения с непрямым освещением, где учитывается свет, отраженный от виртуальных объектов. Даже свет, который отражается несколько раз (так называемый многоотражающий свет), оказывает влияние на сцену, включая тонкие и не очень тонкие световые эффекты.

В следующих перелистываемых кадрах мы видим реальные фотографии объектов с очень разными характеристиками по сравнению с воссозданными в Hyperion. Пожалуйста, наведите курсор мыши влево и вправо на изображения.

Эта поворотная рама демонстрирует влияние много отраженного света на появление Baymax на лестнице. На правом изображении обратите внимание на мягкий непрямой свет, исходящий через Baymax, благодаря которому он выглядит полупрозрачным, как мяч для настольного тенниса на предыдущих изображениях.

На этом кадре показан крупный план лабораторной лаборатории Big Hero 6, сделанной с медовым лимоном и без него, катящегося по взрывному шару. Наведите курсор мыши на изображение, чтобы представить Honey Lemon, и обратите внимание на тонкие влияния, которые она оказывает на внешний вид лабораторной среды, благодаря точному моделированию света.

В наших фильмах мы встречаемся с очень большими и сложными настройками, такими как Сан-Франсокио, город в Big Hero 6. Это будет проблемой для любого рендера, стремящегося симулировать реалистичное освещение.

Используя типичные методы трассировки пути, свет случайным образом отражается, сталкиваясь с объектами в непредсказуемом порядке. Это может привести к огромному количеству потерянного времени, особенно в сложных сценах. Для решения этой сложной проблемы мы используем нашу собственную уникальную вариацию трассировки пути.

Hyperion обрабатывает несколько миллионов световых лучей одновременно, сортируя и связывая их вместе в соответствии с их указаниями. Когда лучи сгруппированы таким образом, многие лучи в пучке попадают в один и тот же объект в одной и той же области пространства. Это сходство попаданий лучей позволяет нам - и компьютеру - оптимизировать расчеты для попаданий объектов.

Благодаря нашему новому методу, мы можем визуализировать весь Сан-Франсокио, не прибегая к хитростям, таким как создание картин для имитации отдаленных пейзажей.

Это позволяет нам поместить аудиторию на плечи Бэймакса, когда он совершает ракету по Сан-Франсокио без каких-либо ограничений.

Hyperion - это потоковый трассировщик лучей, способный выполнять глобальное освещение с множеством отражений в сценах промышленного масштаба, не прибегая к кешированию теней или созданию экземпляров. Для достижения этой цели мы ввели новую двухэтапную систему сортировки лучей. Во-первых, мы сортируем большие, потенциально неосновные пакеты лучей для обеспечения согласованности. Работа с большими партиями необходима для извлечения когерентных групп лучей из сложных сцен. Во-вторых, мы сортируем попадания лучей для отложенного затенения с текстурами вне ядра. Для каждого пакета мы достигаем идеально согласованного затенения с последовательным чтением текстур, что устраняет необходимость в кэше текстур. Наш подход прост в реализации и совместим с большинством стратегий обхода сцены.

Ссылки: Ссылки: Eisenacher, C., Nichols, G., Selle, A. и Burley, B. (2013), Sorted Deferred Shading для отслеживания пути производства. Форум компьютерной графики, 32: 125–132. doi: 10.1111 / cgf.12158

Ссылка на публикацию

Команда Hyperion: Эндрю Фишер, Патрик Келли, Дэвид Адлер, Дэн Тис, Кристиан Эйзенахер, Даг Лесан, Грег Николс, Чак Таппан, Брент Берли, Шон Дженкинс, Энди Селле, Ноа Каган, Лиза Янг, Мэтт Чианг, Ральф Хабел, Даррен Робинсон, Питер Куц, (не на фото: Карл Ли)

Похожие

Комментарии