מעקב קרניים.

שלב 1 מתוך 6

שתי תמונות

כל משחק מחשב, כל סרט מונפש וכל סצנה באתר הזה צריכים לענות על אותה שאלה, פעם אחת לכל פיקסל: איזה צבע יש כאן? ביחידה על ביטים ונתונים ראיתם שתמונה היא טבלה של פיקסלים, ושצבע הוא שלושה מספרים. עכשיו השאלה היא איך מחשבים את המספרים האלה מתוך עולם תלת־ממדי.

יש שתי דרכים. רסטריזציה לוקחת כל משולש של כל חפץ, מטילה אותו אל המסך וצובעת את הפיקסלים שהוא מכסה. היא מהירה מאוד, וכך מצוירים בסצנה הסטודיו, המצלמה והחצובה. מעקב קרניים הולך בדרך אחרת: מכל פיקסל הוא שולח קרן אל העולם ושואל מה היא פוגשת. כך חושבה התמונה שעל המסגרת שלפני המצלמה, כאן בדפדפן שלכם.

הסתכלו על כדור המראה בשתי התמונות.

שלב 2 מתוך 6

קרני מצלמה

מעקב אחר הקרניים עומד על קרני מצלמה. מהמצלמה יוצאות קרניים, כל אחת דרך פיקסל אחר במסגרת, עד המשטח הראשון שהיא פוגשת. הצבע של המשטח הזה, באור שמגיע אליו, הוא הצבע של הפיקסל.

זו לולאה פשוטה, מהסוג שמעבד מריץ: לכל שורה, לכל פיקסל בשורה, שלח קרן, מצא את הפגיעה הראשונה, חשב צבע וכתוב אותו לזיכרון. רק שבתמונה אחת היא רצה מאות אלפי פעמים.

שלב 3 מתוך 6

קרני צל

כדי לדעת אם נקודה מוארת, מעקב הקרניים שולח ממנה קרן צל אל נקודה על מקור האור. אם משהו חוסם אותה בדרך, הנקודה בצל. מקור האור כאן הוא לוח מרובע, וכל קרן צל יוצאת אל נקודה אקראית עליו.

נסו: הזיזו את מעקב אחר הקרניים אל קרני צל. הקרניים הזהובות מגיעות אל האור, והאדומות נחסמות. אחר כך החזירו אותו אל תמונה.

חזרה לניסוי ↑

גודל מקור האור עומד עכשיו על 2 m. הסתכלו על שולי הצל של הכדור האדום, ונבאו.

שלב 4 מתוך 6

החזרות

קרן שפוגעת במראה ממשיכה בכיוון המוחזר. קרן שפוגעת במשטח מט, כמו הקיר או הקופסה הכחולה, מתפזרת לכיוון אקראי ולוקחת איתה את הצבע שלו. כך אור שחוזר מהקיר מאיר גם את הצד המוצל של הכדור, כמו בחדר אמיתי. החזרות קובע כמה פעמים קרן יכולה לשנות כיוון, והוא נעול עכשיו על 3.

כל החזרה עולה עוד קרניים, ומי שכותב מעקב קרניים צריך לדעת כמה עבודה מחכה לו בכל פיקסל.

שלב 5 מתוך 6

רעש

כל קרן שמתפזרת בוחרת כיוון אקראי, ולכן שתי קרניים דרך אותו פיקסל מחזירות צבעים שונים. הפיקסל הוא ממוצע של הקרניים שלו. עם מעט קרניים הממוצע קופץ מפיקסל לפיקסל, והתמונה מנומרת: זה רעש. קרניים לפיקסל נעול עכשיו על 16, והגרף שליד הסצנה מראה כמה רעש נשאר.

סרטים מונפשים מחשבים אלפי קרניים לכל פיקסל, במשך שעות לכל תמונה. משחקים חייבים לצייר תמונה בכל חלקיק שנייה, ולכן הם שולחים מעט קרניים ומנקים את הרעש בעזרת מסנן.

שלב 6 מתוך 6

התמונה כולה

כמה עבודה דורשת תמונה אחת? סופרים פיקסלים, קרניים לפיקסל, וקרניים לכל מסלול.