Este documento discute a técnica de síntese de imagem conhecida como ray tracing. Explica como o algoritmo funciona lançando raios a partir dos olhos do observador para calcular a cor dos pixels. Também aborda tópicos como realismo, raios secundários, desempenho, paralelização e técnicas avançadas como bounding volumes e antialiasing para melhorar a qualidade e eficiência do método.

1. ISIGS - 2010
George Rigato
Vinicius Alves

2. Conteúdo
Definição
Como Funciona?
Algoritmo Básico
Foto realismo
Realismo
Raios Secundários
Desempenho
Paralelização
Complexidade Algorítmica
Técnicas Avançadas de RT
Comparações
Bibliografia

3. Definição
 Algoritmo de Síntese de Imagem
 Mais Foto Realismo
 Menos Desempenho
 Dificuldade em aliar alta qualidade e desempenho
 Mais adequado em Cinema, Televisão, Efeitos
Especiais, Maquetes Eletrônicas

4. Como funciona?
 Custoso calcular a trajetória da maioria dos raios de luz
emitidos
 Inverte-se o processo
 Os poucos raios de luz saem dos olhos do observador
transpassam a tela e colidem com certos objetos
 Pixels são pintados da cor desses objetos

5. Como Funciona?

6. Foto Realismo

7. Foto Realismo

8. Raios Secundários
 Ponto de colisão dos raios primários emite:
 Raios de Sombra
 Raios de Reflexão
 Raios de Refração
 Também chamado de ray tracing recursivo

9. Raios Secundários
Raio Sombra
Reflexões e Refrações

10. Desempenho
 75% a 95% calculando intersecção com objetos
 Rotinas de intersecção raio-objetos afetam
significativamente a eficiência do algoritmo
 Impossibilidade de realizar cálculo a partir da fonte
luminosa
 Independência dos raios permite paralelização

11. Desempenho

12. Paralelização
Quake IV – Ray Tracing

13. Complexidade Algorítmica
 Imagem de resolução u * u
 n objetos
 Complexidade = O (n * (u * u))
 Para raios Primários

14. Complexidade Algorítmica
 Imagem de 512 * 512
 100 Objetos
 Média de 10 fp por objeto
 Temos:
 ~262.000.000 de operações de ponto flutuante
 Computadores domésticos < 108 Giga flops

15. Técnicas Avançadas de RT
 Sólidos Limitantes(Bounding Volumes)
 Antialiasing
 Efeito “escada” – Aliasing
 Ray Tracing Distribuído
 Penumbra
 Reflexão Borrada
 Translucência

16. Comparações

17. Comparações

20. Bibliografia
1. DA SILVA, Fernando Wagner Vilela – Introdução ao Ray Tracing –
COPPE/UFRJ http://www.visgraf.impa.br/Data/RefBib/PS_PDF/silva94/rt.pdf
2. Wikipédia – Imagens Slide 4 - http://pt.wikipedia.org/wiki/POV-Ray http://pt.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing
3. MANSSOUR, Isabel Harb, COHEN, Marcelo – Introdução a
Computação Gráfica – Faculdade de Informática, PUCRS
http://www.inf.pucrs.br/~manssour/Publicacoes/TutorialSib2006.pdf
4. NERY, Alexandre Solon – GRIDRT: Uma arquitetura paralela para ray
tracing utilizando volumes uniformes, 2010 – UFRJ
http://fenix3.ufrj.br/60/teses/coppe_m/AlexandreSolonNery.pdf
5. BEZERIANOS, Anastasia – Using Projection to Accelerate Ray
Tracing, 2001 – University of Toronto http://www.dgp.toronto.edu/~anab/publications/ut-masters-
thesis-times.pdf