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Path Tracing

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  1. Path Tracing

    Autor: Ach 19.08.19 - 13:16

    >"Konkret kommt ein Verfahren namens Path Tracing zum Einsatz, das eine etwas vereinfachte und weniger hardwarehungrige Form von klassischem Raytracing darstellt, aber sehr ähnlich aussehende Effekte liefert. Bereits eine RTX-Version von Quake 2 verwendete ursprünglich Path Tracing."

    Naja, Path Tracing ist eher einem Umkehren der Lichtverlaufsberechnung, sprich : gerechnet werden Lichtstrahlen von der Kamera beginnend in der Szene solange reflektierend, bis sich schließlich in eine Lichtquelle "münden". Qualitative Einbußen gehen damit eigentlich gar nicht einher, aber man spart sich die Berechnung aller Lichtstrahlen, die die Kamera überhaupt nicht treffen bevor sie die Szene verlassen oder absorbiert werden, und das sind eine Menge. Disney hat das in 2017 mal recht elegant erklärt : => Disney's Practical Guide to Path Tracing...

    >"Mit dem System sollen - stark vereinfacht - in Minecraft Lichtstrahlen von der Sonne und dem Himmel sowie von Oberflächen wie Lava und den Glühsteinen ausgesandt werden, die dann auf anderen Objekten reflektiert oder absorbiert werden. Damit die so berechnete globale Beleuchtung möglichst natürlich aussieht, sorgen zusätzlich generierte zufällige Strahlen für ein diffuses Gesamtbild."

    Naja, in aller Regel sind diese "zusätzlich generierte zufällige Strahlen" eigentlich gar nicht "zusätzlich" sondern stellen vielmehr die Strahlen dar, auf denen die Berechnung der Szene basiert. Jedenfalls kenne ich es nicht anders, und passender Weise tauft sich das Verfahren "Monte Carlo".

    Ansonsten stellt Minecraft IMHO eine ideale Plattform, bzw. einen idealen Ausgangspunkt dar zum Hantieren mit RT, wegen der dank dem Klötzchenformat so einzigartig definierten, reduzierten und vorhersagbaren Formen und Flächen.

    Darüber hinaus ist es schon ein Leid mit dem ganzen GI Kram. Extrem komplex, extrem vielseitig mit unzähligen neuen Begriffen, die nicht nur verstanden werden, sondern auch mit ihren bildlichen Einflüssen und Effekten verknüpft werden wollen, wobei letzteres fast noch wichtiger ist.



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 19.08.19 13:34 durch Ach.

  2. Re: Path Tracing

    Autor: spYro 19.08.19 - 18:16

    Soweit ich weiß, wird bei Games NUR pathtracing benutzt. Marketing-gerecht wird es dann aber Raytracing genannt (naja, um Rays handelt es sich in beiden Fällen).
    Falls dem nicht so ist, kannst du mich gerne korrigieren.

  3. Re: Path Tracing

    Autor: Ach 19.08.19 - 19:23

    > (naja, um Rays handelt es sich in beiden Fällen).

    Genau. In beiden Fällen werden Lichtstrahlen verfolgt => "Rays getraced". Raytracing ist der Oberbegriff, und der umschließt unter mehreren Verfahren auch das Path Tracing.

  4. Re: Path Tracing

    Autor: Hotohori 20.08.19 - 12:46

    Ach schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > > (naja, um Rays handelt es sich in beiden Fällen).
    >
    > Genau. In beiden Fällen werden Lichtstrahlen verfolgt => "Rays getraced".
    > Raytracing ist der Oberbegriff, und der umschließt unter mehreren Verfahren
    > auch das Path Tracing.

    Von daher könnte man auch einfach sagen: Path Tracing ist Ray Tracing, aber nur ein Teil davon.

  5. Re: Path Tracing

    Autor: Ach 21.08.19 - 06:28

    Hotohori schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------

    > Von daher könnte man auch einfach sagen: Path Tracing ist Ray Tracing, aber
    > nur ein Teil davon.

    Ja, so könnte man das beschreiben. Allerdings haben die Teile die fehlen, keinen Einfluss auf das Bildergebnis. Ich sehe das so : Stereo Optik mal ausgenommen, blickt immer nur eine Kamera in die Szene. Lichtquellen hat man dagegen viele. Statt wie beim klassischen RT die Strahlen jeder Lichtquelle zu verfolgen, verfolgt man beim RT immer nur die "Strahlen" einer einzigen "Quelle", eben die der Kamera(wobei es sich tatsächlich ja um keine Strahlen handelt, sondern um den "Path" des Kamerasichtfeldes zu den Lichtquellen, daher wohl der Name). Von den Lichtquellen werden auf diese Weise und automatisch immer nur die berücksichtigt, welche von der Kamera direkt oder indirekt über eine oder mehrere Reflektionen gesehen werden können. Mit PT verzichtet man so auf keine Qualität, oder Lichtanteile, weil das Licht, das man in einem PT Bild nicht sieht, ebensowenig in einer klassischen RT Berechnung zu sehen ist. PT schränkt einfach nur den Rechenaufwand eine Stufe geschickter ein. Weiterhin hat den größten Ausschlag für die Berechnungsdauer die Reflektionstiefe, sprich : wieviel oft man die das Licht, bzw. den Kamerapfad auf Materialien maximal Bouncen lässt. Mit jeder Erhöhung quadriert sich der Berechnungsaufwand. Für einen realen Bildeindruck im Spiel braucht man aller mindestens zwei Bounces, besser drei, Still Renderer benutzen in der Regel fünf Bounces.

    Um mal eine Mathematik vorzustellen, die sich wirklich von RT unterscheidet, sei das Radiosity Verfahren genannt. Dieses Verfahren stammt von der Wärmelehre ab. Die zu rendernde Szene wird dabei zuerst in unzählige kleine Flächenabschnitte aufgeteilt, um dann die Lichtabstrahlungen jeder in Sichtlinie befindlichen anderen Fläche auf die gerade zu berechnende Fläche auf zu zu summieren, und das dann für alle Flächen in der Szene. Die Ergebnisse waren damals phänomenal, der Aufwand allerdings auch :], wobei das Verfahren(damals) ständige Probleme mit Spiegelungen hatte und ziemlich anfällig für Geometriefehler war. Schließlich kam es gegen die aufholenden Raytracer nicht mehr an und spielt heute keine Rolle mehr.

    Das sind die beiden einzigen "echten" GI Verfahren, die mir bekannt sind. Alle anderen faken sich das Licht mehr oder weniger ansprechend zusammen.

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