El seguimiento de haces es un algoritmo para simular la propagación de ondas . Se desarrolló en el contexto de los gráficos por computadora para renderizar escenas en 3D , pero también se ha utilizado en otras áreas similares, como la acústica y las simulaciones de electromagnetismo .
El trazado de rayos es un derivado del algoritmo de trazado de rayos que reemplaza los rayos, que no tienen espesor, por rayos. Las vigas tienen forma de pirámides ilimitadas, con secciones transversales poligonales (posiblemente complejas ) . El trazado de vigas fue propuesto por primera vez por Paul Heckbert y Pat Hanrahan . [1]
En el trazado de haces, inicialmente se proyecta un haz piramidal a través de todo el tronco de visualización . Este rayo de visión inicial se cruza con cada polígono del entorno, normalmente del más cercano al más lejano. Cada polígono que se cruza con la viga debe ser visible y se elimina de la forma de la viga y se agrega a una cola de procesamiento. Cuando un rayo se cruza con un polígono reflectante o refractivo, se crea un nuevo rayo de manera similar al trazado de rayos.
Una variante del trazado de haz proyecta un haz piramidal a través de cada píxel del plano de la imagen . A continuación, se divide en subhaces según su intersección con la geometría de la escena. Los rayos de reflexión y transmisión ( refracción ) también son reemplazados por rayos. Este tipo de implementación rara vez se usa, ya que los procesos geométricos involucrados son mucho más complejos y, por lo tanto, costosos que simplemente lanzar más rayos a través del píxel. El trazado de cono es una técnica similar que utiliza un cono en lugar de una pirámide compleja.
El trazado de rayos resuelve ciertos problemas relacionados con el muestreo y el aliasing , que pueden afectar a los enfoques de trazado de rayos convencionales. [2] Dado que el trazado del haz calcula eficazmente la trayectoria de cada rayo posible dentro de cada haz [3] (que puede verse como un haz denso de rayos adyacentes), no es tan propenso a un muestreo insuficiente (rayos faltantes) o un exceso de muestreo (recursos computacionales desperdiciados). La complejidad computacional asociada con las vigas las ha hecho impopulares para muchas aplicaciones de visualización. En los últimos años, los algoritmos de Monte Carlo como el trazado de rayos distribuidos (¿y el transporte ligero de Metropolis ?) Se han vuelto más populares para los cálculos de renderizado.
Una variante 'al revés' de trazado de rayos arroja rayos desde la fuente de luz al medio ambiente. De manera similar al mapeo de fotones , el rastreo de haz hacia atrás puede usarse para modelar de manera eficiente efectos de iluminación como cáusticos . [4] Recientemente, la técnica de rastreo de haz hacia atrás también se ha extendido para manejar interacciones de materiales brillantes a difusos (rastreo de haz hacia atrás brillante) como las de superficies metálicas pulidas. [5]
El trazado de haces se ha aplicado con éxito a los campos del modelado acústico [6] y al modelado de propagación electromagnética. [7] En ambas aplicaciones, los haces se utilizan como una forma eficiente de rastrear reflexiones profundas desde una fuente a un receptor (o viceversa). Las vigas pueden proporcionar una forma conveniente y compacta de representar la visibilidad. Una vez que se ha calculado un árbol de haces, se puede utilizar para contabilizar fácilmente los transmisores o receptores en movimiento.
El trazado de vigas está relacionado en concepto con el trazado de cono .
Ver también [ editar ]
Referencias [ editar ]
- ^ PS Heckbert y P. Hanrahan, " Haz seguimiento de objetos poligonales ", Computer Graphics 18 (3), 119-127 (1984).
- ^ A. Lehnert, " Errores sistemáticos del algoritmo de trazado de rayos ", Applied Acoustics 38, 207-221 (1993).
- ^ Steven Fortune, "Trazado de vigas topológicas", Simposio sobre geometría computacional 1999: 59-68
- ^ M. Watt, " Interacción luz-agua usando el seguimiento de haz hacia atrás ", en "Actas de la 17ª conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas (SIGGRAPH'90)", 377-385 (1990).
- ^ B. Duvenhage, K. Bouatouch y DG Kourie, " Explorando el uso de volúmenes de luz brillante para iluminación global interactiva ", en "Actas de la 7ma Conferencia Internacional sobre gráficos por computadora, realidad virtual, visualización e interacción en África", 2010 .
- ^ T. Funkhouser, I. Carlbom, G. Elko, G. Pingali, M. Sondhi y J. West, " Un enfoque de trazado de haces para el modelado acústico para entornos virtuales interactivos ", en Actas de la 25a conferencia anual sobre gráficos por computadora y técnicas interactivas (SIGGRAPH'98) , 21-32 (1998).
- ^ Steven Fortune, " Un algoritmo de seguimiento de haces para la predicción de la propagación de radio en interiores ", en WACG 1996: 157-166
