Son zamanlarda oyun ve grafik haberlerine^{(gaming and graphics news)} en ufak bir bakış attıysanız, en son ve en iyi moda kelimeyi duydunuz: ışın izleme^{(ray tracing)} . Ayrıca, yol izleme^{(path tracing)} adı verilen, kulağa benzer bir kelime duymuş olabilirsiniz . Ve süreçlerden birinin ne olduğunu tam olarak anlamadığınız için tamamen affedilebilirdiniz.

Basit bir açıklama, hem yol izlemenin hem de ışın izlemenin^{(ray tracing)} , önemli ölçüde daha fazla hesaplama gücü pahasına daha gerçekçi görünen görüntülerle sonuçlanan grafik teknikler olmasıdır. YouTube'da^(YouTube) ışın izlemenin belirli yönlerini net bir şekilde gösteren bir Minecraft videosu^{(Minecraft video)} var , ancak aynı zamanda bir sisteme verdiği stresi de gösteriyor.

İhtiyacınız olan tek açıklama buysa, harika! Ancak derinlere inmek ve her bir tekniğin nasıl çalıştığını ve GPU donanım^{(GPU hardware)} şirketlerinin ışın izleme özellikli kartlar için neden küçük bir servet ödediğini öğrenmek istiyorsanız okumaya devam edin.

Rasterleştirme ve Bilgisayar Grafikleri

Bilgisayar ekranında^{(computer screen)} gördüğünüz herhangi bir görüntü , o görüntü olarak başlamadı. Raster veya vektör görüntüsü^{(vector image)} olarak başlar . Bir raster görüntü^{(raster image)} , gölgeli piksellerin bir koleksiyonundan oluşur.

Bir vektör görüntüsü^{(vector image)} , görüntünün neredeyse süresiz olarak büyütülebileceği anlamına gelen matematiksel formüllere dayanır. Vektör görüntüsünün^{(vector image)} dezavantajı, daha kesin ayrıntıların elde edilmesinin zor olmasıdır. Vektör^(Vector) görüntüleri en iyi yalnızca birkaç renk gerektiğinde kullanılır.

Rasterleştirmenin ana gücü, özellikle ışın izleme gibi tekniklerle karşılaştırıldığında hızıdır. GPU'nuz veya grafik^(GPU) işleme biriminiz, oyuna genellikle üçgenlerden oluşan küçük şekillerden bir 3D görüntü oluşturmasını söyleyecektir. Bu üçgenler ayrı piksellere dönüştürülür ve ardından ekranda gördüğünüz görüntüyü oluşturmak için bir gölgelendiriciden geçirilir.

Rasterleştirme, ne kadar hızlı işlenebildiğinden dolayı uzun süredir video oyun grafikleri için tercih edilen seçenek olmuştur, ancak mevcut teknoloji sınırlarına çarpmaya başladığından, bir sonraki seviyeye geçmek için daha gelişmiş tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Işın izlemenin devreye girdiği yer burasıdır.

Işın^(Ray) izleme, aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, rasterleştirmeden çok daha gerçekçi görünüyor. Çaydanlık^{(tea pot)} ve kaşıktaki yansımalara bakın .

Işın İzleme nedir?

Yüzey seviyesinde^{(surface level)} , ışın izleme^{(ray tracing)} , tek bir ışık ve nesne kesişiminden tam fotogerçekçiliğe kadar her şeyi ifade eden bir şemsiye terimdir. Bununla birlikte, günümüzde kullanılan en yaygın bağlamda, ışın izleme^{(ray tracing)} , bir ışık huzmesini (piksel olarak) belirli bir noktadan^{(set point)} takip eden ve nesnelerle karşılaştığında nasıl tepki verdiğini simüle eden bir işleme tekniğini ifade eder.^{(rendering technique)}

Bir dakikanızı ayırın ve^{(moment and look)} bulunduğunuz odanın duvarına bakın. Duvarda bir ışık kaynağı var mı, yoksa ışık duvardan başka bir kaynaktan mı yansıyor? Işın^(Ray) izlemeli grafikler gözünüzden başlar ve görüş hattınızı duvara kadar takip eder ve ardından duvardan ışık kaynağına kadar olan ışığın yolunu takip eder.

Yukarıdaki şema bunun nasıl çalıştığını göstermektedir. Simüle edilen “gözlerin” (bu şemadaki kamera) nedeni GPU üzerindeki yükü azaltmaktır .

Niye ya? Işın izleme yepyeni^{(t brand-new)} değil . Aslında epeydir ortalıkta. Pixar , filmlerinin çoğunu oluşturmak için ışın izleme tekniklerini kullanır, ancak Pixar'ın^(Pixar) elde ettiği çözünürlüklerde yüksek kaliteli, kare kare grafikler zaman alır.

Çok^{(A lot)} zaman. Monsters University'deki^{(Monsters University)} bazı karelerin her biri 29 saat rapor aldı. Toy Story 3 , Wired'ın 2010 tarihli bir hikayesine göre, bazı kareler 39 saat sürerken, kare başına ortalama 7 saat sürdü .^{(Wired. )}

Film, herkesin bildiği ve sevdiği grafik stili^{(style everyone)} oluşturmak için her yüzeyden ışığın yansımasını gösterdiğinden , iş yükü^{(work load)} neredeyse hayal edilemez. Oyunlar, ışın izleme tekniklerini yalnızca gözün görebildiğiyle sınırlayarak, grafik işlemcinizde (gerçek) bir erimeye neden olmadan bu tekniği kullanabilir.

Aşağıdaki resme bir göz atın.

Ne kadar gerçek görünse de bu bir fotoğraf değil. Bu ışın izlemeli bir görüntü. Buna benzeyen bir görüntü oluşturmak için ne kadar güç gerektiğini hayal etmeye çalışın. Bir ışın çok fazla sorun olmadan izlenebilir ve işlenebilir, peki ya o ışın bir nesneden yansıdığında?

Tek bir ışın 10 ışına dönüşebilir ve bu 10 ışın 100'e dönüşebilir vb. Artış üsteldir. Bir noktadan sonra, üçüncül ve dördüncül seviyenin ötesindeki sıçramalar ve yansımalar azalan getiriler gösterir. Başka bir deyişle, hesaplamak ve görüntülemek için değerinden çok daha fazla güce ihtiyaç duyarlar. İmaj verebilmek için bir yere sınır çizilmelidir.  

Şimdi bunu saniyede 30 ila 60 kez yaptığınızı hayal edin. Oyunlarda ışın izleme tekniklerini kullanmak için gereken güç miktarı budur. Kesinlikle etkileyici, değil mi?

Işın izleme^{(ray tracing)} özelliğine sahip grafik kartlarının elde edilebilirliği zaman geçtikçe artacak ve sonunda bu teknik 3D grafikler kadar hazır hale gelecektir. Ancak şimdilik, ışın izleme^{(ray tracing)} hala bilgisayar grafiklerinin en ileri teknolojisi olarak kabul ediliyor. Peki yol izleme nasıl devreye giriyor?

Yol İzleme nedir?

Yol izleme^{(Path tracing)} , bir tür ışın izlemedir^{(ray tracing)} . Bu şemsiyenin altına düşüyor, ancak ışın izlemenin^{(ray tracing)} ilk olarak 1968'de teorileştirildiği yerde, yol izleme 1986'ya kadar sahneye çıkmadı (ve sonuçlar şimdiki kadar dramatik değildi).

Daha önce bahsedilen ışınlardaki üstel artışı hatırlıyor musunuz? Yol^(Path) izleme buna bir çözüm sunar. Oluşturma için yol izlemeyi kullanırken, ışınlar her sekmede yalnızca tek bir ışın üretir. Işınlar, sekme başına belirli bir çizgiyi^{(set line)} takip etmez , bunun yerine rastgele bir yönde ateş eder.

Yol izleme algoritması daha sonra nihai görüntüyü oluşturmak için tüm ışınların rastgele bir örneğini alır. Bu, çeşitli farklı aydınlatma türlerinin, ancak özellikle küresel aydınlatmanın örneklenmesiyle sonuçlanır.

Yol izlemeyle^{(path tracing)} ilgili ilginç bir şey , efektin gölgelendiriciler kullanılarak taklit edilebilmesidir. The Legend of Zelda: Breath of the Wild ve Super Mario Odyssey gibi oyunlarda oyuncuların yol izlemeli küresel aydınlatmayı taklit etmesine izin veren bir Nintendo Switch öykünücüsü^{(Nintendo Switch emulator)} için yakın zamanda bir gölgelendirici yaması^{(shader patch)} ortaya çıktı . Efektler güzel görünse de, gerçek yol izleme^{(path tracing)} kadar eksiksiz değiller .

Yol izleme^{(Path tracing)} , ışın izlemenin yalnızca bir biçimidir. Görüntü işlemenin en iyi yolu olarak selamlansa da, yol izlemenin kendi kusurları vardır.

Ama sonuçta, hem yol izleme hem de ışın^{(path tracing and ray)} izleme, kesinlikle güzel görüntülerle sonuçlanır. Tüketici sınıfı makinelerdeki donanım, video oyunlarında gerçek zamanlı olarak ışın izlemenin^{(ray tracing)} mümkün olduğu bir noktaya ulaştığına göre , endüstri neredeyse 2D'den 3D grafiklere adım kadar etkileyici bir atılım yapmaya hazır.

Bununla birlikte, gerekli donanımın "uygun fiyatlı" olarak değerlendirilmesi için en azından birkaç yıl daha uzun bir süre olacak. Şu an itibariyle, gerekli grafik kartlarının bile maliyeti 1000 doların çok üzerinde.

What is Path Tracing and Ray Tracing? And Why do They Improve Graphics?

If you’ve taken even the slightest glance towards gaming and graphicѕ news lately, then you’ve heard the latest and greatest buzzword: ray tracing. You might also have heаrd a similar-sounding word called path tracing. And yоu could be totally forgiven for not fully understanding what either one of the processes iѕ.

A simple explanation is that both path tracing and ray tracing are graphical techniques that result in more realistic-looking images at the cost of significantly more computational power. There is a Minecraft video on YouTube that demonstrates the particular aspects of ray tracing in a clear way, but also illustrates the stress it puts on a system.

If that’s the only explanation you need, great! But if you want to dig deep and find out how each technique works and why GPU hardware companies are charging a small fortune for ray tracing-capable cards, read on.

Rasterization and Computer Graphics

Any image you see displayed on a computer screen did not start out as that image. It begins as either a raster or a vector image. A raster image is composed of a collection of shaded pixels.

A vector image is based on mathematical formulas that mean the image can be increased in size almost indefinitely. The downside of vector images is that more precise details are difficult to achieve. Vector images are best used when only a few colors are needed.

The main strength of rasterization is its speed, especially in comparison to techniques like ray tracing. Your GPU, or graphics processing unit, will tell the game to create a 3D image out of small shapes, most often triangles. These triangles are turned into individual pixels and then put through a shader to create the image you see on screen.

Rasterization has been the go-to option for video game graphics for a long time due to how quickly it can be processed, but as current technology begins to bump against its limits more advanced techniques are needed ot break through to the next level. That’s where ray tracing comes in.

Ray tracing looks far more realistic than rasterization, as the image below illustrates. Look at the reflections on the tea pot and the spoon.

What is Ray Tracing?

At the surface level, ray tracing is an umbrella term that means everything from a single intersection of light and object to complete photorealism. In the most common context used today, however, ray tracing refers to a rendering technique that follows a beam of light (in pixels) from a set point and simulates how it reacts when it encounters objects.

Take a moment and look at the wall of the room you’re in. Is there a light source on the wall, or is light reflected off the wall from another source? Ray traced graphics would start at your eye and follow your line of sight to the wall, and then follow the path of light from the wall back to the light source.

The diagram above illustrates how this works. The reason for the simulated “eyes” (the camera in this diagram) is to lessen the load on the GPU.

Why? Well, ray tracing isn’t brand-new. It’s actually been around for quite some time. Pixar uses ray tracing techniques to create many of its movies, but high-fidelity, frame-by-frame graphics at the resolutions Pixar achieves take time.

A lot of time. Some frames in Monsters University took a reported 29 hours each. Toy Story 3 took an average of 7 hours per frame, with some frames taking 39 hours according to a 2010 story from Wired.

Because the film illustrates the reflection of light from every surface to create the graphical style everyone has come to know and love, the work load is almost unimaginable. By limiting ray tracing techniques to only what the eye can see, games can utilize the technique without causing your graphics processor to have a (literal) meltdown.

Take a look at the image below.

That’s not a photograph, despite how real it looks. It’s a ray-traced image. Try to imagine how much power is required to create an image that looks like this. One ray can be traced and processed without much trouble, but what about when that ray bounces off an object?

A single ray can turn into 10 rays, and those 10 can turn into 100, and so on. The increase is exponential. After a point, bounces and reflections beyond tertiary and quaternary display diminishing returns. In other words, they require far more power to calculate and display than they are worth. For the sake of rendering an image, a limit has to be drawn somewhere.  

Now imagine doing that 30 to 60 times per second. That is the amount of power required to use ray tracing techniques in games. It’s certainly impressive, right?

The attainability of graphics cards capable of ray tracing will go up as time goes on, and eventually this technique will become as readily available as 3D graphics. For now, though, ray tracing is still considered the cutting-edge of computer graphics. So how does path tracing come into play?

What is Path Tracing?

Path tracing is a type of ray tracing. It falls under that umbrella, but where ray tracing was originally theorized in 1968, path tracing didn’t come onto the scene until 1986 (and the results were not as dramatic as those now.)

Remember the exponential increase in rays mentioned earlier? Path tracing provides a solution to that. When using path tracing for rendering, the rays only produce a single ray per bounce. The rays do not follow a set line per bounce, but rather shoot off in a random direction.

The path tracing algorithm then takes a random sampling of all of the rays to create the final image. This results in sampling a variety of different types of lighting, but especially global illumination.

An interesting thing about path tracing is that the effect can be emulated through the use of shaders. A shader patch appeared recently for a Nintendo Switch emulator that allowed players to emulate path traced global illumination in titles like The Legend of Zelda: Breath of the Wild and Super Mario Odyssey. While the effects look nice, they aren’t as complete as true path tracing.

Path tracing is just one form of ray tracing. While it was hailed as the best way to render images, path tracing comes with its own flaws.

But in the end, both path tracing and ray tracing result in absolutely beautiful images. Now that the hardware in consumer-grade machines has reached a point that ray tracing is possible in real-time in video games, the industry stands poised to make a breakthrough that’s almost as impressive as the step from 2D to 3D graphics.

However, it will still be some time—several years at least—before the necessary hardware will be considered “affordable.” As of now, even the necessary graphics cards cost well over $1,000.

Related posts

• Illustrator'da Bir Yoldaki Metin Nasıl Çevrilir

• Chromebook üzerinde bir Photo or Video atın 3 Yolları

• Nasıl Detect Computer & Email Monitoring veya Spying Software

• Düz Panel Display Technology Demystified: TN, IPS, VA, OLED ve daha fazlası

• Caps Lock'u Chromebook'de nasıl açılır veya kapatılır

• 10 Best Ways - Child Proof Your Computer

• Screen'i bir Chromebook'ta nasıl bölünür

• PC or Mobile gelen Roku TV yayınla nasıl

• Facebook'da Nasıl Find Birthdays

• Linkedin (Ve Best Times Post kadar) da Makale Post nasıl

• 6 Different Yolları Herhangi Wired Printer Wireless nasıl olun

• Nasıl Discord üzerinde Mute Someone için

• Chrome içinde Yahoo Search arasında Rid Get Nasıl

• Nasıl Search Facebook Friends için Location, Job veya School tarafından

• GIMP'te bir Transparent Background nasıl oluşturulur

• Screenshot Steam'da nasıl alınır

• Firestick'te Nasıl Download and Install Peacock

• Spotify Louder and Sound Better nasıl olun

• OLED vs Mikrollü: Bekliyor musun?

• DVI vs HDMI vs DisplayPort - Bilmeniz gerekenler