تكنولوژي رهگيري پرتو يا Ray Tracing مبحثي جديد در حوزه گرافيك بوده و برخي اين فناوري را آينده گرافيك كامپيوتري مي‌دانند. تكنولوژي رهگيري پرتو تا همين اواخر قادر به پياده‌سازي در بازي‌هاي ويديويي نبود. اين فناوري صرفاً در انحصار صنعت فيلم‌سازي قرار داشت و براي مدت‌هاي طولاني براي توليد تصاوير كامپيوتري در انيميشن و افكت‌هاي بصري استفاده مي‌شد. حالا با پشتيباني پلي اسيتشن 5 و ايكس باكس سري ايكس از تكنولوژي رهگيري پرتو، فناوري مورد اشاره به عنصري مهم در گرافيك نسل بعد تبديل شده است.

قابليت Ray Tracing چيست و چطور كار مي‌كند؟
در دنياي واقعي هر آن چيزي كه مي‌بينيم نتيجه برخورد نور به اشياي مقابل چشم ماست. نحوه برخورد نور به اشيا و بازتاب يا شكست آنها تعيين‌كننده اين است كه آن شي چطور در چشم ما ديده مي‌شود.

رهگيري پرتو همانطور كه از نام آن پيداست همين پروسه را به صورت برعكس انجام مي‌دهد. در واقع يك الگوريتم مسير پرتوهاي نور را شناسايي كرده و نوع سايه و ميزان انعكاس را هنگام برخورد با يك شي محاسبه مي‌كند.

يك الگوريتم Ray Tracing فاكتورهايي مانند متريال و منابع نوري را مورد توجه قرار مي‌دهد. براي مثال فرض كنيد كه دو توپ فوتبال يك رنگ داريم. اگر يكي از آنها از جنس چرم باشد و ديگري از جنس پلاستيك نبايد به شكلي يكسان ديده شوند. زيرا بازتاب نور در هر يك از اين سطوح متفاوت است.

هر سطح براقي مانند فلز يا پلاستيك سخت، نور را بازتاب مي‌دهد و اشياي دور و بر خود را با به صورت غيرمستقيم روشن مي‌كند. اشيايي كه در مسير يك پرتو نور قرار بگيرند از خود سايه به جا گذاشته و يك ماده شفاف يا نيمه شفاف مانند شيشه يا آب هم نور را مي‌شكند. به عنوان مثال اگر يك مداد درون يك ليوان آب قرار بگيرد بايد شكسته به نظر بيايد.

در واقع قابليت Ray Tracing يك روش نوين و بسيار پيشرفته براي رندر كردن سايه‌ ها، نورپردازي‌ و بازتاب‌ها درون يك صحنه است. همانطور كه گفته شد اين فناوري جديد نبوده و پيش از اين در بسياري از فيلم‌ها و انيميشن‌ها بكار رفته است.

تكنولوژي رهگيري پرتو بر شبيه‌سازي حركت نور در دنياي واقعي و رفتار آن هنگام برخورد با مواد و متريال‌هاي فيزيكي استوار است و از قوانين فيزيك پيروي مي‌كند. بنابراين تصاوير كامپيوتري توليد شده از طريق رهگيري پرتو تا حد زيادي به واقعيت نزديك هستند.

برخلاف صعنت سينما، تكنولوژي رهگيري پرتو تا همين اواخر كامپيوترهاي شخصي را به چالش مي‌كشيد و براي گرافيك‌ بازي‌هاي ويديويي عملاً ناكارآمد به حساب مي‌آمد.

همچنين بخوانيد: طراحي ui و ux اندرويد

اما براي درك جزييات دقيق‌تر چگونگي كاركرد رهگيري پرتو، شبكه‌اي كه در تصوير بالا مي‌بينيد را به عنوان مانيتور كامپيوتر در نظر بگيريد. براي رندر صحنه‌اي از يك بازي ويديويي، كامپيوترها بايد دنياي سه‌بعدي يك بازي را به صورت دوبعدي نقشه‌برداري كنند تا بتوان آن را بر روي مانيتور نمايش داد.

يك نمايشگر 1080p بيش از 2 ميليون پيكسل دارد و براي انجام اين كار كامپيوتر رنگ تمام پيكسل‌هاي موجود روي صفحه را مشخص كند. در همين رابطه بايد پروسه تاباندن يك پرتو روي اشيا انجام شده و نتيجه آن روي تك تك پيكسل‌هاي يك صفحه محاسبه شود.

اگر يك پرتو با يك توپ برخورد كند، الگوريتم رهگيري پرتو اطلاعاتي مانند رنگ و فاصله‌ آن از دوربين را مشخص كرده تا قادر به تعيين رنگ نهايي يك پيكسل از تصوير باشد.

البته رهگيري يك پرتو واحد براي خلق تصاويري شبيه به دنياي واقعي كافي نبوده و هرچه پرتوها بيشتر باشند، كيفيت تصوير بالاتر مي‌رود و البته به منابع پردازشي بيشتري هم نياز است.

شركت‌هايي مانند پيكسار سرورهايي براي رندر دارند كه از ابركامپيوترهايي با ده‌ها هزار هسته پردازشي به صورت همزمان استفاده مي‌كنند. اين سرورها مي‌توانند يك فريم واحد از يك افكت بصري خاص را در كسري از ثانيه ايجاد كنند.

در مقابل تمام محاسبات پردازنده و پردازشگر گرافيكي كامپيوتر كه صرف توليد يك فريم از بازي‌هاي ويديويي مي‌شود بايد در كمتر از يك ثانيه اتفاق بيفتد. از همه مهم‌تر گرافيك سيستم بايد قادر به رندر حداقل 30 فريم در هر ثانيه باشد تا تجربه‌اي روان از يك بازي به دست آيد. در ادامه با مطالب بيشتري از شهر سخت افزار همراه ما باشيد.