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光線追蹤

指数 光線追蹤

光线追踪(Ray tracing)是三维计算机图形学中的特殊渲染算法,跟踪从眼睛发出的光线而不是光源发出的光线,通过这样一项技术生成编排好的场景的数学模型显现出来。这样得到的结果类似于光线投射与扫描线渲染方法的结果,但是这种方法有更好的光学效果,例如对于反射与折射有更准确的模拟效果,并且效率非常高,所以当追求高品质的效果时经常使用这种方法。 在物理学中,光线追迹可以用来计算光束在介质中传播的情况。在介质中传播时,光束可能会被介质吸收,改变传播方向或者射出介质表面等。我们通过计算理想化的窄光束(光线)通过介质中的情形来解决这种复杂的情况。 在实际应用中,可以将各种电磁波或者微小粒子看成理想化的窄波束(即光线),基于这种假设,人们利用光线追迹来计算光线在介质中传播的情况。光线追迹方法首先计算一条光线在被介质吸收,或者改变方向前,光线在介质中传播的距离,方向以及到达的新位置,然后从这个新的位置产生出一条新的光线,使用同样的处理方法,最终计算出一个完整的光线在介质中传播的路径。.

25 关系: 反射反鋸齒吸收 (光学)实体造型三维计算机图形伽马射线圆锥光子光子映射光學頻譜球 (数学)纽约美国国防部电子游戏辐射度算法透明OpenGLPOV-RaySketchUpYafRay折射渲染渲染方程放射性污染扫描线渲染

反射

反射可以有以下含义:.

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反鋸齒

反鋸齒(anti-aliasing,簡稱AA),也译为抗锯齿或边缘柔化、消除混叠、抗图像折叠失真等。它是一种消除显示器输出的画面中图物边缘出现凹凸锯齿的技術,那些凹凸的锯齿通常因为高解析度的訊號以低解析度表示或无法准确运算出3D图形坐标定位時所導致的图形混叠(aliasing)而产生的,反鋸齒技术能有效地解决这些问题。它通常被用在在數字信號處理、數位攝影、電腦繪圖與數码音效等方面,柔化被混叠的数字信号。.

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吸收 (光学)

吸收,在物理學上是光子的能量由另一個物體,通常是原子的電子,擁有的過程,因此電磁能會轉換成為其它的形式,例如熱能。波傳導的過程中,光線的吸收通常稱為衰減。例如,一個原子的價電子在兩個不同能階之間轉換,在這個過程中光子將被摧毀,被吸收的能量會以輻射能或熱能的形式再釋放出來。雖然在某些情況下 (通常是光學中),介質會因為穿過的波強度和飽和吸收 (或非線性吸收)發生時會改變它透明度,但通常情況下,波的吸收與強度無關 (線性吸收)。.

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实体造型

实体造型(Solid modelling)是用於數學和電腦建模的三維實體上的一組連貫原則,它和幾何模型以及计算机图形的差別主要在於它對物理尺度保真度的強調。幾何模型和實體模型一同構成電腦輔助設計的根基,一般可以協助物理實體的創造、交換、視覺化、製作動畫、檢查和註解。 实体造型的主要應用領域是计算机辅助设计、工程分析、计算机图形学、动画、快速原型(rapid prototyping)、医疗测试和科学研究的可视化(visualization)。.

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三维计算机图形

三维计算机图形(3D computer graphics)是電子計算機和特殊三维软件帮助下创造的作品。一般来讲,该术语可指代创造这些图形的过程,或者三维计算机图形技术的研究领域,及其相关技术。 三维计算机图形和二维计算机图形的不同之处在于计算机内存储存了几何数据的三维表示,用于计算和绘制最终的二维图像。 一般来讲,为三维计算机图形准备几何数据的三维建模的艺术和雕塑及照相类似,而二维计算机图形的艺术和绘画相似。但是,三维计算机图形依赖于很多二维计算机图形的相同算法。 计算机图形软件中,该区别有时很模糊:有些二维应用程序使用三维技术来达到特定效果,譬如灯光,而有些主要用于3D的应用程序采用二维的视觉技术。二维图形可以看作三维图形的子集。.

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伽马射线

伽瑪射線(Gamma ray),或γ射線是原子衰變裂解時放出的射線之一。此種電磁波波長在0.01奈米以下,穿透力很強,又攜帶高能量,容易造成生物體細胞內的脫氧核糖核酸(DNA)斷裂進而引起細胞突變,因此也可以作醫療之用。 1900年由法國科學家P.V.維拉德(Paul Ulrich Villard)發現,他將含鐳的氯化鋇通過陰極射線,從照片記錄上看到輻射穿過0.2毫米的鉛箔,拉塞福稱這一貫穿力非常強的輻射為γ射線,是繼α射線、β射線後發現的第三種原子核射線。1913年,γ射線被證實為是電磁波,波長短于0.2 埃,和X射線特性相似但具有比X射線還要強的穿透能力。γ射線通過物質並與原子相互作用時會產生光電效應、康普頓效應和正負電子對效應。γ射线即使使用较厚材料阻挡一般也仍然有部分射线泄漏,所以通常只能用半吸收厚度来定量材料的阻隔效果。半吸收厚度是指入射射线强度减弱到一半时阻隔物体的厚度。半吸收厚度其数值d(1/2).

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圆锥

圓錐也称为圆锥体,是一种三维幾何體,是平面上一个圆以及它的所有切线和平面外的一个定点确定的平面围成的形体。圆形被稱为圆锥的底面,平面外的定点稱为圆锥的頂點或尖端,顶点到底面所在平面的距离称为圆锥的高。通常“圆锥”一词用来指代正圆锥,也就是圆锥顶点在底面的投影是圆心时的情况。正圆锥可以定义为一個直角三角形绕其中一條直角邊旋轉一周得到的几何体,这个直角三角形的斜边称为圆锥的母线。顶点在底面的投影不在圆心,这样的圆锥称为斜圆锥。正圆锥可以由平面截圆锥面得到,斜圆锥则不能。倾斜平面截取圆锥面得到的几何形体叫做椭圆锥。 Cone_3d.png|一個直角錐和一個斜角錐.

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光子

| mean_lifetime.

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光子映射

在计算机图形学中,photon mapping是一个2 pass的全局光照算法,发明者为Henrik Wann Jensen。其做法为:分别从光源和照相机发出射线,当满足终止条件时,两条射线被连接在一起,用来在下一步中产生辐射度数值。该方法被用来做光和物体间的真实感模拟,特别值得一提的是,该方法在能够模拟一些特殊的效果,比如处理透明介质的折射,间接漫反射,透明材质的次表面反射和某些烟及水蒸汽效果等等。经过扩展,Photon mapping也能更加精确的模拟光谱渲染。.

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光學頻譜

光学频谱,简称光谱,是复色光通过色散系统(如光栅、棱镜)进行分光后,依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。光谱中的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的唯一部分,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人類大脑視覺所能区别的所有颜色,譬如褐色和粉红色,其原因是粉红色并不是由单色组成,而是由多种色彩组成的。参见颜色。.

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球 (数学)

在數學裡,球是指球面內部的空間。球可以是封閉的(包含球面的邊界點,稱為閉球),也可以是開放的(不包含邊界點,稱為開球)。 球的概念不只存在於三維歐氏空間裡,亦存在於較低或較高維度,以及一般度量空間裡。n\,\!維空間裡的球稱為n\,\!維球,且包含於n-1\,\!維球面內。因此,在歐氏平面裡,球為一圓盤,包含在圓內。在三維空間裡,球則是指在二維球面邊界內的空間。.

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纽约

纽约(New York)是位於美國紐約州的城市,為美国人口最多的城市、紐約都會區的核心、以及世界最大的城市之一,是对全球的经济、商业、金融、媒体、政治、教育和娱乐具有极大影响力的国际大都会。纽约还是聯合國總部所在地,因此紐約也被认为是世界外交的中心。纽约还被称为「世界文化之都.

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美国国防部

美国国防部(United States Department of Defense,簡稱DOD或DoD)是美國聯邦行政部門之一,主要負責統合國防與陸海空軍(美軍),其總部大樓位於五角大楼(The Pentagon),因此人们也常用五角大楼作為美國國防部的代稱。国防部的行政首長是國防部長,依照美国法律由文官擔任。美國國防部設有三個軍事部門:陆军部、海军部與空軍部,涵蓋除海岸防衛隊外的所有美國軍隊。除此之外,美國國防部亦設有若干國防幕僚與研究單位,同時管轄各軍校。 1947年,美国政府將軍隊管理中央化,將軍事指揮權統一交由新成立的「國家軍事機構」(National Military Establishment),除了將陆军部與海军部交由其管轄之外,同时将美國陸軍航空軍升格为独立的美國空軍,建立一个直屬於該機構的空军部。至1949年8月10日,國家軍事機構才更名為國防部。美国国防部现在的组织是按照美国国会通过的1986年的《戈德华特-尼科尔斯国防部改组法》(Goldwater-Nichols Act of 1986)。按照这个法案,军事命令是从美国总统通过美国国防部长直接到美国战区司令官。參謀長聯席會議有责任管理美国武器和後备军人,参谋长聯席會議主席也担任总统和国家安全委员会的首席军事顾问,但是参联会没有指挥权。.

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电子游戏

电子游戏(或稱為电玩游戏,簡稱電玩;有時直接按英文「video game」翻譯為影像遊戲或電動--遊戲),是指所有依託于電子媒體平臺而運行的交互遊戲。電子遊戲按照遊戲的載體劃分,可分為街機遊戲、掌機遊戲、電視遊戲(或稱家用機遊戲、视--频遊戲以及部份地區稱視--訊遊戲)、電腦遊戲和手機遊戲(或稱行動遊戲),是指人通过电子设备(如电脑、游戏机及手机等)进行的遊戲。西方游戏界往往将电子游戏(Electronic games)细分为影像游戏(Video game)和听觉游戏(Audio game)等,而中文游戏界则习惯一律以「电子游戏」指代。.

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辐射度算法

辐射度算法,一种全局光照算法,用于三维计算机图形学绘制。和倾向于只在一个表面上模拟一次光的反射的直接光照算法(例如光线跟踪)不同,像辐射度算法这样的全局光照算法模拟光在一个场景裡的多次反射,通常会导致更柔和更自然的影子和反射。 辐射度算法做为绘制方法是在1984年由康奈尔大学的研究人员(C.

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透明

在光学中,透明是允许光穿透的属性。透明材料可以被透视;即它们允许明晰的图像穿过。相反的属性被称为不透明性。半透明材料只允许光散射穿透,即材料会扭曲图像。在矿物学中常用的术语也称透明度。.

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OpenGL

OpenGL(Open Graphics Library,譯名:開放圖形庫或者“開放式圖形庫”)是用於渲染2D、3D矢量圖形的跨語言、跨平台的應用程序編程接口(API)。這個接口由近350個不同的函數调用組成,用來從簡單的圖形位元繪製複雜的三維景象。而另一种程式介面系统是仅用于Microsoft Windows上的Direct3D。OpenGL常用於CAD、虛擬實境、科學視覺化程式和電子遊戲開發。 OpenGL的高效實現(利用了图形加速硬件)存在于Windows,部分UNIX平台和Mac OS。這些實現一般由顯示裝置廠商提供,而且非常依賴於該廠商提供的硬體。開放原始碼函式庫Mesa是一個純基於軟體的圖形API,它的代码兼容於OpenGL。但是,由于许可证的原因,它只声称是一个“非常相似”的API。 OpenGL规范由1992年成立的OpenGL架构评审委员会(ARB)维护。ARB由一些對建立一个统一的、普遍可用的API特别感兴趣的公司组成。根据OpenGL官方网站,2002年6月的ARB投票成员包括3Dlabs、Apple Computer、ATI Technologies、Dell Computer、Evans & Sutherland、Hewlett-Packard、IBM、Intel、Matrox、NVIDIA、SGI和Sun Microsystems,Microsoft曾是创立成员之一,但已于2003年3月--。.

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POV-Ray

POV-Ray,全名是Persistence of Vision Raytracer,是一个使用光线跟踪绘制三维图像的开放源代码自由軟體。运行POV脚本语言。它是基于DKBTrace来开发的,DKBTrace是由David Kirk Buck和Aaron A. Collins编写在Amiga上的。POV-Ray早期也受到了Polyray raytracer作者Alexander Enzmann的帮助。很多漂亮的图片就是由POV-Ray来制作的。.

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SketchUp

SketchUp是一套面向建筑师、城市规划专家、制片人、游戏开发者以及相关专业人员的3D建模程序。它用于Google Earth上的建模也十分方便。它比其他三维CAD程序更直观,灵活以及易于使用。 基于便于使用的理念,它拥有一个非常简单的界面。SketchUp世界中一个众所周知的特性便是3D Warehouse。用户可以利用他们的Google账户来上传创建的模型,并且浏览其他的组件和模型。 部分关键特性和用处包括:.

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YafRay

#重定向 YafaRay.

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折射

折射(法語,英語:Refraction,德語: Refraktion, 西班牙語: Refracción),一種常見的物理現象,指當物體或波動由一種媒介斜射入另一種媒介造成速度改變而引起角度上的偏移。「折射」一定等同於「光的折射」,所以雖然光線(一種橫波)會因為「折射」的不同令光的運行方向改變,但「折射」現象並不能用以證明光線是一種波動。最普遍的例子就是用手槍瞄準,當子彈穿過水时,其角度就會因為折射而偏移。 而所謂的「屈折」,也就是「光的折射」,專指光從一種介質進入另一種具有不同折射率之介質,或者在同一種介質中折射率不同的部分運行時,由於波速的差異,使光的運行方向改變的現象。例如當一條木棒插在水裡面時,單用肉眼看會以為木棒進入水中時折曲了,這是光進入水裡面時,產生折射,才帶來這種效果。.

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渲染

渲染(render,或称为绘制)在電腦繪圖中,是指以软件由模型生成图像的过程。模型是用语言或者数据结构进行严格定义的三维物体或虚拟场景的描述,它包括几何、视点、纹理、照明和阴影等信息。图像是数字图像或者位图图像。彩現用于描述:计算视频编辑软件中的效果,以生成最终视频的输出过程。 渲染是三维计算机图形学中的最重要的研究课题之一,并且在实践领域它与其它技术密切相关。在图形流水线中,渲染是最后一项重要步骤,通过它得到模型与动画最终显示效果。自从二十世纪七十年代以来,随着计算机图形的不断复杂化,渲染也越来越成为一项重要的技术。 渲染的应用领域有:计算机与视频游戏、模拟、电影或者电视特效以及可视化设计,每一种应用都是特性与技术的综合考虑。作为产品来看,现在已经有各种不同的渲染工具产品,有些集成到更大的建模或者动画包中,有些是独立产品,有些是开放源代码的产品。从内部来看,渲染工具都是根据各种学科理论,经过仔细设计的程序,其中有:光学、视觉感知、数学以及软件开发。 三维计算机图形的预渲染(Pre-rendering 或 Offline rendering)或者实时渲染(Real-time rendering 或 Online rendering)的速度都非常慢。预渲染的计算强度很大,需要大量的服务器运算完成,通常被用于电影制作;实时渲染经常用于三维视频游戏,通常依靠图形处理器(GPU)完成这个过程。.

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渲染方程

在计算机图形学领域,渲染方程(Rendering equation)描述的是光能在场景中的流动。根据光学的物理学原理,它在理论上给出了一个完美的结果,而各种各样的渲染技术,只是这个理想结果的一个近似。 渲染方程的物理基础是能量守恒定律。在一个特定的位置和方向,出射光 Lo 是发射光 Le 与反射光之和,反射光本身是各个方向的入射光 Li 之和乘以表面反射率及入射角。 这个方程可以用下面的数学等式表示: 其中, 它的两个很显然的特性是:线性和空间同质性。由于只有乘法和加法运算,所以是线性的;由于在所有的位置和方向都一样,所以具有空间同质性。这也就意味着方程的解可以有很大范围的因数与排列。 渲染方程是渲染领域中的一个核心理论概念,它是渲染中不可感知方面的最抽象的正式表示。这个方程经过交叉点将出射光线与入射光线联系在一起,它代表了场景中全部的'光线传输'。所有更加完善的算法都可以看作是这个方程的特殊形式的解。.

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放射性污染

放射性物体或放射源缺少防护措施,会导致放射性污染。.

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扫描线渲染

扫描线渲染是一行一行、而不是根据多边形到多边形或者点到点方式渲染的一项技术和算法集。所有待渲染的多边形首先按照顶点 y 坐标出现的顺序排序,然后使用扫描线与列表中前面多边形的交点计算图像的每行或者每条扫描线,在活动扫描线逐步沿图像向下计算的时候更新列表丢弃不可见的多边形。 这种方法的一个优点就是没有必要将主内存中的所有顶点都转到工作内存,只有与当前扫描线相交边界的约束顶点才需要读到工作内存,并且每个定点数据只需读取一次。主内存的速度通常远远低于中央处理单元或者高速缓存,避免多次访问主内存中的顶点数据就可以大幅度地提升运算速度。 这类算法可以很容易地与 凤反射模型、Z缓冲 算法以及其它图形技术集成到一起。.

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传出传入
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