| dbo:abstract
|
- Sledování cest, anglicky Path tracing, je algoritmus používaný v počítačové 3D grafice k syntéze (renderování) obrazu virtuální trojrozměrné scény, v níž věrně simuluje globální osvětlení. Řeší zobrazovací rovnici za pomoci Monte Carlo integrování, kdy pro každý pixel výsledného obrázku opakovaně simuluje tok světla ve scéně formou náhodné procházky, neboli sleduje možné cesty paprsků světla, které vycházejí ze světelných zdrojů a po interakci se scénou dopadají do daného pixelu virtuální kamery (odtud název). Sledování cest přirozeně a fyzikálně přesně simuluje mnoho efektů nepřímého osvětlení, které musí být při užití jiných metod (např. sledování paprsku) komplikovaně imitovány. Patří mezi ně zejména ideální odraz a lom světla, „půjčování barev“ (anglicky color bleeding), kaustiky, měkké stíny, zachycuje rovněž hloubku ostrosti či rozmazání pohybem. Při kombinaci s dostatečně přesnými modely povrchů objektů, světelných zdrojů a kamery pak produkuje obrázky nerozeznatelné od reálných fotografií. Pro získání takto kvalitních výstupů však musí být odsimulováno velké množství paprsků, jinak jsou výsledky zatíženy viditelným šumem. Časová náročnost této metody dosud komplikuje nasazení v interaktivních aplikacích, díky své přesnosti a ale našla uplatnění například ve filmovém průmyslu a designu či je používána ke generování referenčních obrázků při testování kvality jiných renderovacích algoritmů. Ukázka scény zobrazené pomocí algoritmu sledování cest. (cs)
- El Path tracing o traçador de camins és un algorisme que empra el mètode de Montecarlo per a renderitzar gràfics d'ordinador i obtenir escenes tridimensionals simulades. La il·luminació global és fidel a la realitat i s'aconsegueixen resultats foto-realistes. Fonamentalment, l'algorisme traça raigs des d'una càmera virtual, quan un raig colpeja una superfície reflectora o refractiva, repeteix el procés fins que arriba a una font de llum. La sèrie de raigs de la càmera a la llum formen un "camí". Fou introduït per el 1986 i deriba del ray tracing. El Path tracing té un caràcter de producció aleatòria de raigs, assoleix excel·lents resultats en fenòmens complexos que no es gestionen en el ray tracing, com a desavantatge s'obté més soroll. Aquest es pot reduir augmentant el temps de render. (ca)
- Path Tracing ist ein Algorithmus zur Bildsynthese, der die Simulation der globalen Beleuchtung ermöglicht. Pfadnachverfolgung (Path Tracing) basiert auf der Erkenntnis, dass die Simulation der globalen Beleuchtung der Lösung der sogenannten Rendergleichung entspricht, die die Strahlungsdichte eines beliebigen, von einem bestimmten Punkt ausgehenden Lichtstrahls angibt. Path Tracing verwendet rigorose mathematische Verfahren, die aus dem Bereich der mathematischen Statistik stammen. Der Algorithmus verwendet eine so genannte Monte-Carlo-Integration, um die Rendergleichung näherungsweise zu lösen. Daher wird Path Tracing, ebenso wie weitergehende, darauf aufbauende Algorithmen wie oder , auch als Monte-Carlo-Raytracing bezeichnet. Beim Path Tracing wird jeder Strahl, der in die Szene geschossen wird, beim Auftreffen auf Oberflächen reflektiert, gebrochen oder absorbiert, wobei jedes Mal (außer im Falle der Absorption) mindestens ein zufälliger Strahl generiert wird, der das Integral der Rendergleichung nähert. Der Anfangsstrahl sucht sich so seinen Weg (path) durch die Szene. Je mehr Anfangsstrahlen man verwendet, desto mehr nähert man sich dem idealen Bild an. Die Fehler der Näherung äußern sich als Varianz, was Bildrauschen entspricht. Techniken wie Importance Sampling tragen zur Verringerung der Varianz bei. Der Unterschied zum diffusen Raytracing liegt darin, dass beim Path Tracing die vollständige Rendergleichung mittels zufällig generierten Strahlen auf allen – auch auf diffusen – Oberflächen gelöst und somit die globale Beleuchtung (Global Illumination) simuliert wird. In der Praxis ist reines Path Tracing meist zu langsam, weshalb es mit Photon Mapping kombiniert werden kann. Die Idee zum Path Tracing wurde 1986 von James Kajiya zusammen mit der Rendergleichung als SIGGRAPH-Publikation veröffentlicht, damals unter der Bezeichnung Integral equation technique. (de)
- Trazado de caminos es un método de Monte Carlo de gráficos por computadoras para el renderizado de imágenes de escenas tridimensionales de tal manera que la iluminación global sea fiel a la realidad. Fundamentalmente, el algoritmo está sobre toda la iluminancia que llega a un solo punto de la superficie de un objeto. Esta iluminación se reduce entonces por una función de reflectancia de la superficie para determinar cuánto de esta se destinará a la cámara. Este procedimiento de integración se repite para cada píxel de la imagen de salida. Cuando se combina con modelos físicamente exactos de las superficies, modelos precisos de las fuentes reales de luz (bombillas), y cámaras ópticamente correctas, trazado de caminos puede producir imágenes fijas que son indistinguibles de las fotografías. Trazado de caminos simula naturalmente muchos efectos que tienen que ser añadidos específicamente a otros métodos (trazado de rayos convencional o ), tales como sombras suaves, profundidad de campo, desenfoque de movimiento, , y la iluminación indirecta. Una implementación de un renderizador que incluya estos efectos es correspondientemente más simple. Debido a su exactitud e imparcial naturaleza, trazado de caminos se utiliza para generar imágenes de referencia cuando se prueba la calidad de otros algoritmos de renderizado. Con el fin de obtener imágenes de alta calidad con trazado de caminos, un gran número de rayos deben ser procesados para evitar ruido visible. (es)
- Path tracing is a computer graphics Monte Carlo method of rendering images of three-dimensional scenes such that the global illumination is faithful to reality. Fundamentally, the algorithm is integrating over all the illuminance arriving to a single point on the surface of an object. This illuminance is then reduced by a surface reflectance function (BRDF) to determine how much of it will go towards the viewpoint camera. This integration procedure is repeated for every pixel in the output image. When combined with physically accurate models of surfaces, accurate models of real light sources (light bulbs), and optically correct cameras, path tracing can produce still images that are indistinguishable from photographs. Path tracing naturally simulates many effects that have to be specifically added to other methods (conventional ray tracing or scanline rendering), such as soft shadows, depth of field, motion blur, caustics, ambient occlusion, and indirect lighting. Implementation of a renderer including these effects is correspondingly simpler. An extended version of the algorithm is realized by volumetric path tracing, which considers the light scattering of a scene. Due to its accuracy, unbiased nature, and algorithmic simplicity, path tracing is used to generate reference images when testing the quality of other rendering algorithms. However, the path tracing algorithm is relatively inefficient: a very large number of rays must be traced to get high-quality images free of noise artifacts. Several variants have been introduced which are more efficient than the original algorithm for many scenes, including bidirectional path tracing, volumetric path tracing, and Metropolis light transport. (en)
- Le path tracing est une technique de lancer de rayon (ray tracing), utilisée pour déterminer l'illumination globale d'une scène 3D, pouvant aller jusqu'à générer l'image finale par une constitution progressive. L'image n'est d'abord qu'un brouillard de pixels qui s'affine progressivement jusqu'à être débarrassée presque complètement de son « grain ». Cette technique de rendu d'images 3D consiste à lancer des rayons dans des directions aléatoires depuis l'objectif de la caméra, jusqu'à ce que ces rayons atteignent une surface géométrique. À chaque impact, le rayon va rebondir une nouvelle fois, en perdant de l'énergie à chaque rebond, jusqu'à atteindre la couleur noire ou une source lumineuse. La luminosité et couleur du tout premier point d'impact sera donc une pondération de la lumière et la couleur de tous les rebonds qui ont eu lieu pour un rayon. L'intérêt de cette méthode est qu'elle n'est pas limitée dans la quantité de rebonds et réalise un modèle de la lumière ambiante intégral. Le path tracing bidirectionnel est une variante, qui, en plus d'envoyer des rayons depuis la caméra, en envoie également depuis les sources lumineuses de la scène (photon mapping). L'image résultante est une fusion des résultats obtenus. Il existe une surcouche à cet algorithme, qui le rend plus optimal, qui est le Metropolis Light Transport (MLT). Le MLT va essayer de « trouver » des chemins intéressants, par exemple quand deux pixels proches calculés par le path tracing ont une grande différence de luminosité/couleur. Dans ce cas, le MLT va tenter d'explorer cette voie pour essayer de finaliser prioritairement cette zone a priori problématique. Il réduit le côté aléatoire de l'algorithme de path tracing et le rend plus adaptatif. Les images produites par ce type d'algorithme nécessitent aujourd'hui des temps de calcul très longs, pour obtenir des images très « réalistes », qui contiennent toujours du « grain ». Une image calculée avec ce type d'algorithme n'est jamais terminée, le calcul étant de type convergent. C'est l'utilisateur qui stoppera lui-même le calcul manuellement, ou qui lui donnera une limite de temps, par exemple, ou de qualité. (fr)
- Path tracing (z ang. „śledzenie ścieżek”) – komputerowa technika tworzenia fotorealistycznych obrazów scen trójwymiarowych, w której analizowane są losowo wybrane, metodą Monte Carlo, ścieżki promieni światła. Analizując dostatecznie dużo różnych promieni możliwe jest wyznaczenie bardzo dobrej aproksymacji globalnego rozkładu światła. Metoda została zaproponowana przez Jamesa Kajiya w 1986 roku, jako rozwiązanie tzw. równania oświetlenia. Algorytm path tracingu jest dość podobny do ray tracingu rekursywnego. Przewagą tej metody nad ray tracingiem jest łatwe modelowanie promieniujących powierzchni – w ray tracingu rozważane są jedynie światła punktowe. Wadą natomiast jest większa liczba obliczeń, zwykle dla jednego piksela obrazu należy przeanalizować od kilkadziesięciu do kilkuset ścieżek. Algorytm przebiega następująco: 1.
* Z punktu, w którym znajduje się obserwator wypuszczane są promienie. 2.
* Jeśli promień trafi w jakiś obiekt, z punktu przecięcia (rekursywnie) wypuszczane są kolejne promienie (co najmniej jeden), przy czym kierunek nowych promieni jest losowy; od jakości funkcji losującej zależy jakość obrazu, a każdy obiekt może pochłaniać lub emitować światło. 3.
* Tworzenie pojedynczej ścieżki kończy się, gdy głębokość rekursji przekroczy pewien limit. Wówczas wyznacza się ostateczne natężenie światła, jakie dociera do obserwatora: składa się na nie natężenie światła pochodzące od obiektów emitujących, które następnie na ścieżce jest tłumione; tłumienie zależy od współczynnika pochłaniania światła dla każdego trafionego obiektu (funkcja BRDF) uwzględniające m.in. kąt pomiędzy promieniem padającym i odbitym. Pseudokod dla path tracingu, w którym generowany jest tylko jeden promień na każdym etapie: funkcja path_trace(promień) begin if głębokość rekurencji > limit then return natężenie domyślne; if promień przecina pewien obiekt then begin promień odbity = losowy promień z punktu przecięcia; natężenie = path_trace(promień odbity); return natężenie emitowane przez obiekt + (natężenie * BRDF); end; else return natężenie domyślne; end; (pl)
- Трассировка пути (англ. path tracing) — методика рендеринга в компьютерной графике, которая стремится симулировать физическое поведения света настолько близко к реальному, насколько это возможно. Трассировка пути является продвинутым частным случаем традиционной трассировки лучей (англ. ray tracing), алгоритм которой трассирует лучи в направлении от сквозь пространство; луч «отскакивает» от предметов до тех пор, пока полностью не поглотится или рассеется. Качество изображений, получаемых при помощи метода трассировки пути, как правило, лучше, чем качество изображений, полученных другими методами рендеринга, однако трассировка пути требует гораздо больших затрат вычислительных ресурсов. Трассировка пути является наиболее простым, наиболее точным с физической стороны и наиболее медленным по производительности методом рендеринга. Трассировка пути естественным способом воспроизводит множество оптических эффектов, которые тяжело достижимы или вообще недостижимы другими методиками рендеринга: построение теней, глубина резко изображаемого пространства (англ. depth of field), шевелёнка (англ. motion blur), каустика, ambient occlusion и непрямое освещение. Осуществление этих оптических эффектов при помощи трассировки пути намного проще, чем при помощи других методик. Исходя из её точности и отсутствии аппроксимаций и допущений (англ. unbiased), трассировка пути используется для генерации изображений, которые затем используются как сравнительные образцы для оценки качества рендеринга других алгоритмов. Для того, чтобы получить высокое качество изображений, сгенерированных при помощи трассировки пути, нужно провести трассировку очень большого количества лучей; в ином случае появятся графические артефакты в виде шума. (ru)
- Трасування шляху — це метод Монте-Карло для рендеринга зображень тривимірних сцен у комп'ютерній графіці, глобальне освітлення котрих точно відповідає дійсності. По суті, алгоритм інтегрується по всій освітленості, що надходить в одну точку на поверхні об'єкту. Потім цю освітленість зменшують за допомогою функції відображення поверхні (двопроменева функція відбивної здатності), щоб визначити, яка частина буде передана до точки огляду камери. Ця процедура інтеграції повторюється для кожного пікселя в вихідному зображенні. У поєднанні з фізично точними моделями поверхонь, точними моделями реальних джерел світла (лампочками) і оптично-правильними камерами, трасування шляху може створювати нерухомі зображення, які не відрізняються від фотографій. Трасування шляху природним чином імітує багато ефектів, які повинні бути спеціально додані до інших методів (звичайне трасування променів або алгоритм «Scanline»), такі як м'які тіні, глибина різко зображуваного простору, розмитість зображення, каустика, ambient occlusion і непряме освітлення. Відповідно простіше реалізувати рендеринг, що включає ці ефекти. Розширений варіант алгоритму реалізується шляхом об'ємного трасування шляху, який враховує розсіювання світла сцени. Завдяки своїй точності і об'єктивності, трасування шляху використовується для створення еталонних зображень при тестуванні якості інших алгоритмів рендерингу. Щоб отримувати високоякісні зображення, використовуючи трасування шляху, необхідно протрасувати велику кількість променів, для уникнення видимих артефактів з шумом. (uk)
|
| rdfs:comment
|
- El Path tracing o traçador de camins és un algorisme que empra el mètode de Montecarlo per a renderitzar gràfics d'ordinador i obtenir escenes tridimensionals simulades. La il·luminació global és fidel a la realitat i s'aconsegueixen resultats foto-realistes. Fonamentalment, l'algorisme traça raigs des d'una càmera virtual, quan un raig colpeja una superfície reflectora o refractiva, repeteix el procés fins que arriba a una font de llum. La sèrie de raigs de la càmera a la llum formen un "camí". Fou introduït per el 1986 i deriba del ray tracing. El Path tracing té un caràcter de producció aleatòria de raigs, assoleix excel·lents resultats en fenòmens complexos que no es gestionen en el ray tracing, com a desavantatge s'obté més soroll. Aquest es pot reduir augmentant el temps de render. (ca)
- Sledování cest, anglicky Path tracing, je algoritmus používaný v počítačové 3D grafice k syntéze (renderování) obrazu virtuální trojrozměrné scény, v níž věrně simuluje globální osvětlení. Řeší zobrazovací rovnici za pomoci Monte Carlo integrování, kdy pro každý pixel výsledného obrázku opakovaně simuluje tok světla ve scéně formou náhodné procházky, neboli sleduje možné cesty paprsků světla, které vycházejí ze světelných zdrojů a po interakci se scénou dopadají do daného pixelu virtuální kamery (odtud název). Ukázka scény zobrazené pomocí algoritmu sledování cest. (cs)
- Path Tracing ist ein Algorithmus zur Bildsynthese, der die Simulation der globalen Beleuchtung ermöglicht. Pfadnachverfolgung (Path Tracing) basiert auf der Erkenntnis, dass die Simulation der globalen Beleuchtung der Lösung der sogenannten Rendergleichung entspricht, die die Strahlungsdichte eines beliebigen, von einem bestimmten Punkt ausgehenden Lichtstrahls angibt. In der Praxis ist reines Path Tracing meist zu langsam, weshalb es mit Photon Mapping kombiniert werden kann. (de)
- Trazado de caminos es un método de Monte Carlo de gráficos por computadoras para el renderizado de imágenes de escenas tridimensionales de tal manera que la iluminación global sea fiel a la realidad. Fundamentalmente, el algoritmo está sobre toda la iluminancia que llega a un solo punto de la superficie de un objeto. Esta iluminación se reduce entonces por una función de reflectancia de la superficie para determinar cuánto de esta se destinará a la cámara. Este procedimiento de integración se repite para cada píxel de la imagen de salida. Cuando se combina con modelos físicamente exactos de las superficies, modelos precisos de las fuentes reales de luz (bombillas), y cámaras ópticamente correctas, trazado de caminos puede producir imágenes fijas que son indistinguibles de las fotograf (es)
- Path tracing is a computer graphics Monte Carlo method of rendering images of three-dimensional scenes such that the global illumination is faithful to reality. Fundamentally, the algorithm is integrating over all the illuminance arriving to a single point on the surface of an object. This illuminance is then reduced by a surface reflectance function (BRDF) to determine how much of it will go towards the viewpoint camera. This integration procedure is repeated for every pixel in the output image. When combined with physically accurate models of surfaces, accurate models of real light sources (light bulbs), and optically correct cameras, path tracing can produce still images that are indistinguishable from photographs. (en)
- Le path tracing est une technique de lancer de rayon (ray tracing), utilisée pour déterminer l'illumination globale d'une scène 3D, pouvant aller jusqu'à générer l'image finale par une constitution progressive. L'image n'est d'abord qu'un brouillard de pixels qui s'affine progressivement jusqu'à être débarrassée presque complètement de son « grain ». L'intérêt de cette méthode est qu'elle n'est pas limitée dans la quantité de rebonds et réalise un modèle de la lumière ambiante intégral. (fr)
- Path tracing (z ang. „śledzenie ścieżek”) – komputerowa technika tworzenia fotorealistycznych obrazów scen trójwymiarowych, w której analizowane są losowo wybrane, metodą Monte Carlo, ścieżki promieni światła. Analizując dostatecznie dużo różnych promieni możliwe jest wyznaczenie bardzo dobrej aproksymacji globalnego rozkładu światła. Metoda została zaproponowana przez Jamesa Kajiya w 1986 roku, jako rozwiązanie tzw. równania oświetlenia. Algorytm przebiega następująco: Pseudokod dla path tracingu, w którym generowany jest tylko jeden promień na każdym etapie: (pl)
- Трассировка пути (англ. path tracing) — методика рендеринга в компьютерной графике, которая стремится симулировать физическое поведения света настолько близко к реальному, насколько это возможно. Трассировка пути является продвинутым частным случаем традиционной трассировки лучей (англ. ray tracing), алгоритм которой трассирует лучи в направлении от сквозь пространство; луч «отскакивает» от предметов до тех пор, пока полностью не поглотится или рассеется. Качество изображений, получаемых при помощи метода трассировки пути, как правило, лучше, чем качество изображений, полученных другими методами рендеринга, однако трассировка пути требует гораздо больших затрат вычислительных ресурсов. (ru)
- Трасування шляху — це метод Монте-Карло для рендеринга зображень тривимірних сцен у комп'ютерній графіці, глобальне освітлення котрих точно відповідає дійсності. По суті, алгоритм інтегрується по всій освітленості, що надходить в одну точку на поверхні об'єкту. Потім цю освітленість зменшують за допомогою функції відображення поверхні (двопроменева функція відбивної здатності), щоб визначити, яка частина буде передана до точки огляду камери. Ця процедура інтеграції повторюється для кожного пікселя в вихідному зображенні. У поєднанні з фізично точними моделями поверхонь, точними моделями реальних джерел світла (лампочками) і оптично-правильними камерами, трасування шляху може створювати нерухомі зображення, які не відрізняються від фотографій. (uk)
|
