Molte demo di ShaderToy condividono l'algoritmo Ray Marching per rendere la scena, ma sono spesso scritte con uno stile molto compatto e non riesco a trovare esempi o spiegazioni semplici.
Allora, cos'è Ray Marching? Alcuni commenti suggeriscono che si tratta di una variazione di Sphere Tracing. Quali sono i vantaggi computazionali di un tale approccio?
Risposte:
Appartengono alla stessa famiglia di solutori, in cui il rintracciamento di sfere è un metodo di marcia a raggi, che è il nome della famiglia.
Il raymarching è una tecnica un po 'come il raytracing tradizionale in cui la funzione di superficie non è facile da risolvere (o impossibile senza metodi numerici iterativi). Nel raytracing devi solo guardare l'intersezione del raggio, mentre nel raggio marcia marcia in avanti (o avanti e indietro) fino a trovare l'intersezione, avere abbastanza campioni o qualunque cosa tu stia cercando di risolvere. Prova a pensarlo come un metodo newton-raphson per il rilevamento della superficie, o somma per l'integrazione di una funzione variabile.
Questo può essere utile se:
Immagine 1 : Ray tradizionale in marcia per il rilevamento della superficie
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Il tracciamento delle sfere è un possibile algoritmo di marcatura Ray. Non tutti i servizi di raymarching utilizzano questo metodo, poiché non possono essere convertiti in questo tipo di schema.
La traccia della sfera viene utilizzata per il rendering di superfici implicite . Superfici implicite si formano a un certo livello di una funzione continua. In sostanza, risolvendo l'equazione
F(X,Y,Z) = 0
A causa di come questa funzione può essere risolta in ogni punto, si può andare avanti e stimare la sfera più grande possibile che può adattarsi all'attuale passo di marcia (o se non esattamente ragionevolmente sicuro). Allora sai che la distanza del prossimo marzo è almeno così grande. In questo modo è possibile avere fasi adattive di marcatura dei raggi che accelerano il processo.
Immagine 2 : traccia della sfera * in azione notare come la dimensione del passo è adattiva
Per maggiori informazioni vedi:
* Forse in 2d dovrebbe essere chiamato traccia del cerchio :)
La marcia del raggio è un test di intersezione di raggio iterativo in cui si fa un passo lungo un raggio e si verifica l'intersezione, normalmente utilizzata per trovare intersezioni con geometria solida , dove i test interni / esterni sono rapidi.
Immagini dalla geometria di rendering con trame in rilievo
Una dimensione di passaggio fissa è piuttosto comune se non si ha davvero idea di dove possa verificarsi un'intersezione, ma a volte vengono utilizzati metodi di ricerca della radice come una ricerca binaria o secante. Spesso viene utilizzato un passo fisso per trovare il primo incrocio, seguito da una ricerca binaria. Mi sono imbattuto per la prima volta in un raggio in tecniche di mappatura dello spostamento per pixel. La mappatura in rilievo dei dettagli della superficie del campo non in altezza è una buona lettura!
È comunemente usato con lo spazio che salta, una tecnica di accelerazione in cui un po 'di pre-elaborazione fornisce una distanza di sicurezza che puoi spostare lungo il raggio senza intersecare la geometria, o meglio ancora, senza intersecare e quindi lasciare la geometria in modo da non vederla. Ad esempio, mappatura dei passi dei coni e mappatura dei passi dei coni rilassata.
La traccia della sfera può riferirsi a un test di intersezione implicita sfera-raggio, ma è anche il nome di una tecnica di salto nello spazio di John Hart, come menziona @joojaa, e usata da William Donnelly ( Mappatura di spostamento per pixel con funzioni di distanza ), dove un La trama 3D codifica i raggi delle sfere in cui non esiste alcuna geometria.