1. Co je to ,sledování paprsku'?

Ahoj, jmenuji se Susan Fong a jsem technická režisérka renderování tady ve studiích Pixar. Mým úkolem je zajistit, aby obrázky, které vidíte v kině, byly vytvořeny co nejrychleji a nejefektivněji. Jak Kristof v minulém videu řekl, je to velká práce. Renderování je velmi komplikovaný proces, ke kterému je třeba tisíce počítačů, jež společně pracují a renderují naše filmy. Všechny počítače máme v renderovací farmě. Ale co tyto počítače přesně dělají? To je tématem této lekce. V první části se podíváme na to, jak renderování funguje. V druhé části se podíváme na některé rovnice a algebru, které jsou třeba k napsání renderu jako počítačového programu. Pojďme na to! (zvuk pružiny) Začněme s velmi zjednodušenou scénou z filmu Vzhůru do oblak. Tento objekt je trojrozměrný, jak vidíme, když ho různě otáčíme. Jako při tvorbě akčního filmu musíme kameru umístit dovnitř scény. V počítačové grafice tomu říkáme virtuální kamera. Nejprve pro naši virtuální kameru vybereme vhodné umístění pro vytvoření snímku. Je to ukázáno bíle zde. Taky se musíme rozhodnout, jakým směrem bude naše kamera natočená. To je ukázáno červeně. Poté postavíme rovinu, na které vytvoříme obraz. Říká se tomu rovina obrazu a ukazuje pohled virtuální kamery. Všimněte si, že je kolmá ke směru pohledu. Z roviny obrazu je vytvořena mřížka pixelů, která vytvoří obrázek. V tomto simulátoru vám první dva posuvníky umožní otáčet s kamerou okolo scény. Úkol vykreslovače zní jednoduše, musí vybrat barvu pro každý z těchto pixelů. Je to jako kreslit podle čísel, kde rovina obrazu složí jako plátno, na které vykreslovač maluje. Na tomto příkladu vám ukazuji jenom pár pixelů. Naše skutečné obrázky jsou vytvořeny z více než dvou milionů pixelů. Během let bylo vytvořeno mnoho renderovacích algoritmů. Jeden z nejvíce elegantních a univerzálních se nazývá sledování paprsku. Takhle funguje. Abychom zjistili barvu, řekněme, tohoto pixelu, sledovač paprsku vytvoří matematický paprsek, který začíná na kameře a míří do centra pixelu, a poté pokračuje dál do scény. Podobně jako laserový paprsek namířený na pixel, ale z kamery. Sledovač paprsků spočítá nejbližší průsečík mezi objektem na scéně a tímto paprskem. Poté určí barvu protnutého objektu v daném bodě a obarví pixel danou barvou. Tento by byl obarven hnědě, tento žlutě a tak dále i další pixely. Tento proces je vykonán na všech pixelech na obrázku. Lepší verze sledování paprsků mohou vytvořit jemnější efekty, jako stíny a intenzity osvětlení k vytvoření různých nálad. Proces sledování paprsků vede k dalším otázkám, jako jak jsou vytvořeny průsečíky, a když je průsečík vytvořen, jak zjistíme jeho barvu? Nejen tyto záhady budou více odhaleny ve zbytku tohoto kurzu. V prvním cvičení si můžete vyzkoušet sledování paprsků na vlastní kůži.