1. O que é ray tracing (traçado de raios)?

RKA10GM Olá, meu nome é Susan Fong e sou diretora técnica de renderização nos estúdios da Pixar. Meu trabalho é garantir que as imagens que vocês veem nos filmes sejam feitas da forma mais eficiente e rápida possível. Este não é um trabalho fácil porque o processo de renderização é extremamente complexo e requer milhares de computadores trabalhando todos juntos para renderizar nossos filmes. Esses computadores ficam aqui nas fazendas de renderização. Mas o que esses computadores fazem exatamente? Este é o tópico desta aula. Na primeira parte, vamos dar uma olhada em como a geometria da renderização funciona. Na segunda parte do vídeo, vamos analisar a álgebra envolvida na programação dos renderizadores. Vamos começar? Vamos começar com uma cena simplificada do filme Up. Este objeto está em três dimensões, como vocês podem ver. E assim como nos filmes de verdade, precisamos colocar uma câmera na cena. Em computação gráfica, chamamos isso de câmera virtual. Primeiro, escolhemos uma localização para a nossa câmera virtual, que é representada por este pontinho branco. Em seguida, escolhemos para onde esta câmara está apontada, e isso é representado por esta linha em vermelho. Em seguida, colocamos um plano que chamamos de plano de imagem e vai representar o campo de visão da câmera. E repare que este plano é perpendicular à visão da câmera, que é esta linha vermelha. O plano de imagem é quebrado em uma grade de pixels que vai formar a imagem. Nesta interface, as duas barras permitem que você rotacione sua câmera ao redor da cena. A função do renderizador aqui é determinar uma cor para cada um desses pixels. Seria como colorir usando números, onde o plano de imagem serve como tela de pintura. Mas neste exemplo, estamos lidando com alguns poucos pixels, as imagens que usamos são compostas de mais de dois milhões de pixels. Com o passar dos anos, diversos algoritmos de renderização foram desenvolvidos, e um dos mais elegantes e versáteis desses algoritmos é o chamado traçado de raio. Veja como ele funciona. Para determinar a coloração, digamos, deste pixel, um raio matemático é construído saindo aqui da câmera, passando pelo centro do pixel e entrando na cena. Ele funciona como um raio laser apontado para o pixel. O traçado de raio registra o ponto de intersecção mais próximo entre o objeto na cena e o raio e determina a coloração daquele ponto de intersecção no objeto. Então, este pixel seria marrom. Este outro seria amarelo, e assim por diante para os outros pixels. Este processo é feito para todos os pixels da imagem. Versões mais sofisticadas deste método podem criar efeitos ainda mais sutis, como os sombreados e diferenças de luminosidade que dão vida às imagens. A renderização por traçado de raio nos leva a várias perguntas, por exemplo: "Como é que os pontos de intersecção são determinados? E uma vez determinados, como sabemos qual a sua coloração?". Esses mistérios e outros mais serão revelados no decorrer do tutorial. Neste primeiro exercício, você pode praticar sozinho o processo de renderização por traçado de raio.