В нынешнее время уже очень тяжело отличить реальные изображения от графики, произведенной компьютером. Однако, в ближайшем будущем это будет сделать еще трудней благодаря разработанному исследователями новому алгоритму, позволяющему получить максимальную реалистичность света, отраженного от сложных поверхностей различных материалов, таких, как вода, кожа, стекло и металл. При этом, новый алгоритм выполняет задачу рендеринга приблизительно в 100 раз быстрей, чем любая из существующих подобных систем.
Большинство методов производства компьютерной графики прибегают к искусственному сглаживанию сложных поверхностей для того, чтобы снизить количество вычислений и ускорить процесс обработки. Такие подходы широко использовались в 1980-х годах, когда вычислительная техника обладала малой производительностью, а недостаточная детализация поверхностей позволяла человеку сразу же отличить компьютерную графику от реальных изображений.
Новый алгоритм, разработанный группой профессора Рави Рамамурти (Ravi Ramamoorthi) из Калифорнийского университета в Сан-Диего при содействии специалистов компании Autodesk, позволяет получить более реалистичные результаты благодаря тому, что он разбивает каждый пиксель обрабатываемой сложной поверхности на большое количество так называемых «микроаспектов». Каждый из этих микроаспектов действует как своего рода гладкое крошечное зеркало, отражая свет в определенном направлении. И, совместная работа десятков и тысяч этих микрозеркал позволяет получить реалистичное изображение даже самой сложной поверхности.
Технология разбиения на микроаспекты уже использовалась в некоторых системах рендеринга, но их обработка с достаточной точностью требовала «перемалывания» огромного количества чисел. Новая система, разработанная учеными, уменьшает в 100 раз количество требующихся вычислений и снижает на 40 процентов требования к аппаратным средствам компьютеров, чем требования к компьютерам, необходимым для расчетов технологий, основанных на упрощении и сглаживании поверхностей.
Для расчетов каждого микроаспекта системе требуется вычислить значение так называемого «нормального вектора», который является перпендикуляром к поверхности зеркала. И, зная заранее значение этого вектора, можно точно и быстро рассчитать направление, в котором будет отражать свет от каждого источника данный микоаспект. Виртуальная камера, расположенная в определенной точке сцены, будет воспринимать только те отраженные лучи света, которые попадают в ее объектив.
Традиционно, системы рендеринга вычисляют отражения света последовательно, от каждого пикселя по отдельности., что требует больших вычислительных ресурсов. Однако, калифорнийские исследователи пошли другим путем, они сгруппировали микроаспекты в участки и вычислили приблизительное количество света, отраженное каждым участком в определенном направлении. В результате этого новый алгоритм стал работать в 100 раз быстрее, нежели прежде.
Следующим шагом в развитии нового алгоритма рендеринга станет новая технология представления сложных поверхностей, которая обеспечит получение сверхвысокой разрешающей способности, не требуя, при этом, кардинального увеличения количества вычислений и увеличения объемов используемой памяти компьютера.
Источник:
