« poprzedni punkt 


2. Sposoby przyspieszania obliczeń

Jednak istotnym ograniczeniem metody śledzenia promieni jest jej duża złożoność obliczeniowa. Liczba promieni wymagających analizy jest równa liczbie pikseli, co przy rozdzielczości ekranu na przykład 1024x768 oznacza konieczność prześledzenia prawie 800 tysięcy promieni. Szukając sposobów przyspieszenia działania metody zbadano, które obliczenia związane z realizacją metody są najbardziej pracochłonne. Okazało się, że większość czasu zajmują obliczenia związane z wyznaczaniem przecięć promieni z obiektami i poszukiwaniem pierwszego napotkanego obiektu. Wiedząc o tym opracowano kilka sposobów zmniejszania nakładów obliczeniowych.

Jeden z najczęściej stosowanych sposobów polega na tym, że złożone obiekty występujące w scenie wstępnie otacza się bryłami, dla których łatwo sprawdza się przecięcie z promieniem. Są to najczęściej kule albo sześciany. Jeżeli trzeba sprawdzić czy promień przecina dany obiekt, to najpierw sprawdza się czy przecina on otaczającą kulę. Jeżeli nie to nie podejmuje się próby przecinania promienia z obiektem. Dopiero jeżeli promień przetnie kulę to wchodzi się w pracochłonną procedurę znalezienia przecięcia promienia z obiektem (oczywiście mimo wszystko wynik może być negatywny).

Inny sposób polega na tym, że całą scenę otacza się prostopadłościanem. Następnie prostopadłościan jest dzielony na pewną liczbę mniejszych prostopadłościanów. Z kolei dla każdego takiego mniejszego prostopadłościanu określa się listę obiektów sceny, które w całości lub częściowo należą do niego. Analizując teraz bieg promienia można znaleźć te prostopadłościany, przez które przechodzi promień i w dalszych obliczeniach można się ograniczyć tylko do obiektów, które są związane z wybranymi prostopadłościanami. Z pozostałymi obiektami promień na pewno nie przetnie się. Metodę tę poglądowo wyjaśnia rysunek XII.4, na którym dla uproszczenia pokazano przypadek dwuwymiarowy.

Rys. XII.4. Poglądowe wyjaśnienie metody podziału przestrzeni sceny na prostopadłościany (widok z góry)

Dzięki zastosowaniu różnych metod przyspieszania obliczeń oraz dzięki ogromnemu wzrostowi szybkości sprzętu obliczeniowego metoda śledzenia promieni jest już dostępna na sprzęcie powszechnego użytku i obrazy dobrej jakości można uzyskiwać w przeciągu kilku czy kilkunastu minut. Należy jednak pamiętać, że jest to jednak metoda bardzo czasochłonna i powinna być stosowana wtedy, gdy zależy nam na obrazach o jakości fotorealistycznej. W innych przypadkach należy korzystać z metod prostszych, takich jakie były omawiane na wcześniejszych wykładach.


« poprzedni punkt