Jika akhir-akhir ini Anda hanya melirik sedikit tentang game dan berita grafis^{(gaming and graphics news)} , Anda pasti pernah mendengar kata kunci terbaru dan terhebat: ray tracing . Anda mungkin juga pernah mendengar kata yang terdengar serupa yang disebut penelusuran jalur^{(path tracing)} . Dan Anda dapat sepenuhnya dimaafkan karena tidak sepenuhnya memahami apa salah satu dari proses tersebut.

Penjelasan sederhananya adalah bahwa penelusuran jalur dan penelusuran sinar^{(ray tracing)} adalah teknik grafis yang menghasilkan gambar yang tampak lebih realistis dengan biaya daya komputasi yang jauh lebih besar. Ada video Minecraft^{(Minecraft video)} di YouTube yang menunjukkan aspek-aspek tertentu dari ray tracing dengan cara yang jelas, tetapi juga menggambarkan tekanan yang diberikannya pada suatu sistem.

Jika itu satu-satunya penjelasan yang Anda butuhkan, bagus! Tetapi jika Anda ingin menggali lebih dalam dan mencari tahu bagaimana setiap teknik bekerja dan mengapa perusahaan perangkat keras GPU^{(GPU hardware)} membebankan banyak uang untuk kartu berkemampuan ray tracing, baca terus.

Rasterisasi dan Grafik Komputer

Gambar apa pun yang Anda lihat ditampilkan di layar komputer^{(computer screen)} tidak dimulai sebagai gambar itu. Ini dimulai baik sebagai raster atau gambar vektor^{(vector image)} . Gambar raster^{(raster image)} terdiri dari kumpulan piksel yang diarsir.

Gambar vektor^{(vector image)} didasarkan pada rumus matematika yang berarti gambar dapat diperbesar ukurannya hampir tanpa batas. Kelemahan dari gambar vektor^{(vector image)} s adalah detail yang lebih tepat sulit dicapai. Gambar vektor^(Vector) paling baik digunakan ketika hanya sedikit warna yang dibutuhkan.

Kekuatan utama rasterisasi adalah kecepatannya, terutama dibandingkan dengan teknik seperti ray tracing. GPU Anda , atau unit pemrosesan grafis, akan memberi tahu game untuk membuat gambar 3D dari bentuk kecil, paling sering segitiga. Segitiga ini diubah menjadi piksel individu dan kemudian dimasukkan melalui shader untuk membuat gambar yang Anda lihat di layar.

Rasterisasi telah menjadi pilihan utama untuk grafik video game untuk waktu yang lama karena kecepatan pemrosesannya, tetapi karena teknologi saat ini mulai menabrak batasnya, teknik yang lebih maju diperlukan untuk menerobos ke tingkat berikutnya. Di situlah ray tracing masuk.

Ray tracing terlihat jauh lebih realistis daripada rasterisasi, seperti yang diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Lihatlah pantulan pada teko^{(tea pot)} dan sendok teh.

Apa itu Ray Tracing?

Pada tingkat permukaan^{(surface level)} , ray tracing adalah istilah umum yang berarti segala sesuatu mulai dari perpotongan tunggal cahaya dan objek hingga fotorealisme lengkap. Dalam konteks yang paling umum digunakan saat ini, bagaimanapun, ray tracing mengacu pada teknik rendering^{(rendering technique)} yang mengikuti seberkas cahaya (dalam piksel) dari set point dan mensimulasikan bagaimana reaksinya ketika bertemu objek.

Luangkan waktu sejenak dan lihatlah^{(moment and look)} dinding ruangan tempat Anda berada. Apakah ada sumber cahaya di dinding, atau apakah cahaya dipantulkan dari dinding dari sumber lain? Grafik yang dilacak sinar^(Ray) akan dimulai dari mata Anda dan mengikuti garis pandang Anda ke dinding, dan kemudian mengikuti jalur cahaya dari dinding kembali ke sumber cahaya.

Diagram di atas menggambarkan cara kerjanya. Alasan "mata" yang disimulasikan (kamera dalam diagram ini) adalah untuk mengurangi beban pada GPU .

Mengapa? Yah, ray tracing bukanlah hal baru^{(t brand-new)} . Sebenarnya sudah ada cukup lama. Pixar menggunakan teknik ray tracing untuk membuat banyak filmnya, tetapi grafik frame-by-frame dengan fidelitas tinggi pada resolusi yang dicapai Pixar membutuhkan waktu.

Banyak^{(A lot)} waktu. Beberapa frame di Monsters University masing-masing memakan waktu 29 jam. Toy Story 3 memakan waktu rata-rata 7 jam per frame, dengan beberapa frame memakan waktu 39 jam menurut cerita 2010 dari Wired.

Karena film ini mengilustrasikan pantulan cahaya dari setiap permukaan untuk menciptakan gaya^{(style everyone)} grafis yang telah dikenal dan disukai semua orang, beban kerjanya^{(work load)} hampir tak terbayangkan. Dengan membatasi teknik ray tracing hanya pada apa yang dapat dilihat mata, game dapat menggunakan teknik tersebut tanpa menyebabkan prosesor grafis Anda mengalami kehancuran (harfiah).

Lihatlah gambar di bawah ini.

Itu bukan foto, meskipun terlihat nyata. Ini adalah gambar yang dilacak dengan sinar. Coba bayangkan berapa banyak daya yang dibutuhkan untuk membuat gambar yang terlihat seperti ini. Satu sinar dapat dilacak dan diproses tanpa banyak kesulitan, tetapi bagaimana ketika sinar itu memantul dari suatu objek?

Sebuah sinar tunggal dapat berubah menjadi 10 sinar, dan 10 sinar itu dapat berubah menjadi 100, dan seterusnya. Kenaikannya eksponensial. Setelah satu titik, pantulan dan pantulan di luar tersier dan kuaterner menunjukkan hasil yang semakin berkurang. Dengan kata lain, mereka membutuhkan lebih banyak kekuatan untuk menghitung dan menampilkan daripada nilainya. Demi merender gambar, batas harus dibuat di suatu tempat.  

Sekarang bayangkan melakukan itu 30 hingga 60 kali per detik. Itulah besarnya daya yang dibutuhkan untuk menggunakan teknik ray tracing dalam game. Ini tentu sangat mengesankan, bukan?

Pencapaian kartu grafis yang mampu melakukan ray tracing akan meningkat seiring berjalannya waktu, dan akhirnya teknik ini akan tersedia seperti grafis 3D. Namun, untuk saat ini, ray tracing masih dianggap sebagai grafik komputer mutakhir. Jadi bagaimana path tracing berperan?

Apa itu Penelusuran Jalur?

Path tracing adalah jenis ray tracing . Itu berada di bawah payung itu, tetapi di mana ray tracing awalnya berteori pada tahun 1968, path tracing tidak muncul sampai tahun 1986 (dan hasilnya tidak sedramatis sekarang.)

Ingat peningkatan eksponensial sinar yang disebutkan sebelumnya? Penelusuran jalur^(Path) memberikan solusi untuk itu. Saat menggunakan penelusuran jalur untuk rendering, sinar hanya menghasilkan satu sinar per pantulan. Sinar tidak mengikuti garis yang ditetapkan^{(set line)} per pantulan, melainkan melesat ke arah acak.

Algoritma penelusuran jalur kemudian mengambil sampel acak dari semua sinar untuk membuat gambar akhir. Ini menghasilkan pengambilan sampel berbagai jenis pencahayaan yang berbeda, tetapi terutama pencahayaan global.

Hal yang menarik dari path tracing adalah efeknya dapat ditiru melalui penggunaan shader. Patch shader^{(shader patch)} baru-baru ini muncul untuk emulator Nintendo Switch^{(Nintendo Switch emulator)} yang memungkinkan pemain untuk meniru jalur yang dilacak iluminasi global dalam judul seperti The Legend of Zelda: Breath of the Wild dan Super Mario Odyssey. Meskipun efeknya terlihat bagus, mereka tidak selengkap penelusuran jalur yang^{(path tracing)} sebenarnya .

Path tracing hanyalah salah satu bentuk ray tracing. Meskipun dipuji sebagai cara terbaik untuk merender gambar, penelusuran jalur memiliki kekurangannya sendiri.

Namun pada akhirnya, baik penelusuran jalur maupun penelusuran sinar^{(path tracing and ray)} menghasilkan gambar yang benar-benar indah. Sekarang setelah perangkat keras di mesin kelas konsumen telah mencapai titik di mana ray tracing dimungkinkan secara real-time dalam video game, industri ini siap untuk membuat terobosan yang hampir sama mengesankannya dengan langkah dari grafik 2D ke 3D.

Namun, masih perlu waktu—setidaknya beberapa tahun—sebelum perangkat keras yang diperlukan dianggap “terjangkau.” Sampai sekarang, bahkan kartu grafis yang diperlukan berharga lebih dari $1.000.

What is Path Tracing and Ray Tracing? And Why do They Improve Graphics?

If you’ve takеn eνen the slightest glance towards gaming and graphics news lately, then you’ve heard the latest and greatest buzzword: ray tracing. You might alѕo have heard a similar-sounding word called path tracing. And you could be totаllу forgiven for not fully understanding what either оne of the processes is.

A simple explanation is that both path tracing and ray tracing are graphical techniques that result in more realistic-looking images at the cost of significantly more computational power. There is a Minecraft video on YouTube that demonstrates the particular aspects of ray tracing in a clear way, but also illustrates the stress it puts on a system.

If that’s the only explanation you need, great! But if you want to dig deep and find out how each technique works and why GPU hardware companies are charging a small fortune for ray tracing-capable cards, read on.

Rasterization and Computer Graphics

Any image you see displayed on a computer screen did not start out as that image. It begins as either a raster or a vector image. A raster image is composed of a collection of shaded pixels.

A vector image is based on mathematical formulas that mean the image can be increased in size almost indefinitely. The downside of vector images is that more precise details are difficult to achieve. Vector images are best used when only a few colors are needed.

The main strength of rasterization is its speed, especially in comparison to techniques like ray tracing. Your GPU, or graphics processing unit, will tell the game to create a 3D image out of small shapes, most often triangles. These triangles are turned into individual pixels and then put through a shader to create the image you see on screen.

Rasterization has been the go-to option for video game graphics for a long time due to how quickly it can be processed, but as current technology begins to bump against its limits more advanced techniques are needed ot break through to the next level. That’s where ray tracing comes in.

Ray tracing looks far more realistic than rasterization, as the image below illustrates. Look at the reflections on the tea pot and the spoon.

What is Ray Tracing?

At the surface level, ray tracing is an umbrella term that means everything from a single intersection of light and object to complete photorealism. In the most common context used today, however, ray tracing refers to a rendering technique that follows a beam of light (in pixels) from a set point and simulates how it reacts when it encounters objects.

Take a moment and look at the wall of the room you’re in. Is there a light source on the wall, or is light reflected off the wall from another source? Ray traced graphics would start at your eye and follow your line of sight to the wall, and then follow the path of light from the wall back to the light source.

The diagram above illustrates how this works. The reason for the simulated “eyes” (the camera in this diagram) is to lessen the load on the GPU.

Why? Well, ray tracing isn’t brand-new. It’s actually been around for quite some time. Pixar uses ray tracing techniques to create many of its movies, but high-fidelity, frame-by-frame graphics at the resolutions Pixar achieves take time.

A lot of time. Some frames in Monsters University took a reported 29 hours each. Toy Story 3 took an average of 7 hours per frame, with some frames taking 39 hours according to a 2010 story from Wired.

Because the film illustrates the reflection of light from every surface to create the graphical style everyone has come to know and love, the work load is almost unimaginable. By limiting ray tracing techniques to only what the eye can see, games can utilize the technique without causing your graphics processor to have a (literal) meltdown.

Take a look at the image below.

That’s not a photograph, despite how real it looks. It’s a ray-traced image. Try to imagine how much power is required to create an image that looks like this. One ray can be traced and processed without much trouble, but what about when that ray bounces off an object?

A single ray can turn into 10 rays, and those 10 can turn into 100, and so on. The increase is exponential. After a point, bounces and reflections beyond tertiary and quaternary display diminishing returns. In other words, they require far more power to calculate and display than they are worth. For the sake of rendering an image, a limit has to be drawn somewhere.  

Now imagine doing that 30 to 60 times per second. That is the amount of power required to use ray tracing techniques in games. It’s certainly impressive, right?

The attainability of graphics cards capable of ray tracing will go up as time goes on, and eventually this technique will become as readily available as 3D graphics. For now, though, ray tracing is still considered the cutting-edge of computer graphics. So how does path tracing come into play?

What is Path Tracing?

Path tracing is a type of ray tracing. It falls under that umbrella, but where ray tracing was originally theorized in 1968, path tracing didn’t come onto the scene until 1986 (and the results were not as dramatic as those now.)

Remember the exponential increase in rays mentioned earlier? Path tracing provides a solution to that. When using path tracing for rendering, the rays only produce a single ray per bounce. The rays do not follow a set line per bounce, but rather shoot off in a random direction.

The path tracing algorithm then takes a random sampling of all of the rays to create the final image. This results in sampling a variety of different types of lighting, but especially global illumination.

An interesting thing about path tracing is that the effect can be emulated through the use of shaders. A shader patch appeared recently for a Nintendo Switch emulator that allowed players to emulate path traced global illumination in titles like The Legend of Zelda: Breath of the Wild and Super Mario Odyssey. While the effects look nice, they aren’t as complete as true path tracing.

Path tracing is just one form of ray tracing. While it was hailed as the best way to render images, path tracing comes with its own flaws.

But in the end, both path tracing and ray tracing result in absolutely beautiful images. Now that the hardware in consumer-grade machines has reached a point that ray tracing is possible in real-time in video games, the industry stands poised to make a breakthrough that’s almost as impressive as the step from 2D to 3D graphics.

However, it will still be some time—several years at least—before the necessary hardware will be considered “affordable.” As of now, even the necessary graphics cards cost well over $1,000.

Related posts

• Cara Membalik Teks pada Jalur di Illustrator

• 3 Cara Mengambil Photo or Video pada Chromebook

• Cara Detect Computer & Email Monitoring atau Spying Software

• Datar Panel Display Technology Demystified: TN, IPS, VA, OLED dan Lebih

• Cara Mengubah Caps Lock atau MATI pada Chromebook

• 8 Ways untuk menumbuhkan Facebook Page Audience Anda

• Cara Membagi Clip di Adobe Premiere Pro

• Cara Download Twitch Videos

• OLED vs Microled: Haruskah Anda menunggu?

• Cara Memperbaiki Kesalahan Steam "Transaksi Tertunda"

• Cara Post Artikel di Linkedin (dan Best Times hingga Post)

• Cara Buka File Dengan No Extension

• DVI vs HDMI vs DisplayPort - Apa yang Harus Anda Tahu

• Dapatkah Anda Ubah Twitch Name Anda? Ya, Tapi Be Careful

• Tidak bisa Schedule sebuah Uber di Advance? Berikut ini Apa yang Harus Do

• Cara Membagi Screen pada Chromebook

• Cara Cari Server Terbaik Discord

• Cara Mengubah Bahasa Pada Netflix

• Cara Mendapatkan Rid dari Yahoo Search di Chrome

• Cara Find Birthdays pada Facebook