Как лучи используются в современных технологиях визуализации данных?

Лучи используются в современных технологиях визуализации данных через технологию трассировки лучей. habr.com en.wikipedia.org Она позволяет создавать корректные и фотореалистичные изображения, моделировать распространение света в заданной сцене. keldysh.ru

Процесс трассировки лучей включает несколько этапов: habr.com

1. Генерация лучей. habr.com Из точки расположения виртуальной камеры испускаются лучи для каждого пикселя будущего изображения. habr.com Направление лучей определяется в соответствии с полем зрения камеры и разрешением изображения. habr.com
2. Поиск пересечений. habr.com Каждый луч проверяется на пересечение с объектами 3D-сцены. habr.com В точке пересечения луча и объекта вычисляются параметры: координаты, нормаль поверхности, материал и т. д.. habr.com
3. Расчёт освещения. habr.com В точке пересечения определяется освещённость поверхности на основе свойств материала и источников света. habr.com Для этого могут использоваться локальные модели освещения или глобальные методы (например, фотонные карты). habr.com
4. Вторичные лучи. habr.com Для симуляции отражений и преломлений света генерируются вторичные лучи из точек пересечения. habr.com Направление вторичных лучей определяется законами отражения и преломления света. habr.com Процесс трассировки рекурсивно повторяется для вторичных лучей, позволяя учесть многократные переотражения света. habr.com
5. Затенение и освещение. habr.com Для расчёта теней испускаются тестовые лучи из точки пересечения к источникам света. habr.com Если тестовый луч блокируется другими объектами сцены, точка считается затенённой. habr.com
6. Интеграция цвета. habr.com Финальный цвет пикселя вычисляется путём интеграции (усреднения) цветовых вкладов всех лучей, прошедших через этот пиксель. habr.com При необходимости применяются пост-эффекты, такие как тональная компрессия, размытие или глубина резкости. habr.com

Трассировка лучей используется, например, в архитектуре для создания реалистичных представлений будущих проектов, что позволяет клиентам лучше понять и оценить архитектурные решения до начала строительства. habr.com В области дизайна трассировка лучей помогает демонстрировать, как изделие будет выглядеть в различных условиях освещения, что важно при проектировании пользовательских интерфейсов и других визуальных элементов. habr.com