REYES (Computergrafik)

Die REYES -Architektur ist ein Bild Synthese – Algorithmus , wo in der 3D – Computergrafik used Wird, um fotorealistische Bilder zu berechnen. Ist Wurde Mitte der 1980er Jahre von der Lucasfilm Computer Graphics Research Group Entwickelt, sterben Nonne Unter dem Namen Pixar ist BEKANNT.

Zum Ersten Mal Wurde REYES für den Kinofilm Star Trek II: Der Zorn des Khan eingesetzt, um Bilder , wo Genesis -Effektsequenz zu berechnen. Pixars Photorealistic RenderMan (kurz PRMan) is a Implementierung Dezember REYES-Algorithmus. Nach der Ursprünglichen Publikationen, sterben die algorithm beschreibt, ist die REYES-Bild Synthese – System: „Eine Architektur … für die schnellen, Hochqualitative Bilder synthetisiert Komplex.“Vorgeschlagen Wird REYES als Eine Sammlung von Algorithmen und Datenverarbeitungsmethoden . Die Begriffe Algorithmus und Architektur jedoch Wird in diesem Artikel als Synonyme used und Sindh (in diesem Fall) austauschbar.

REYES ist das backronym für Renders Alles , was Sie überhaupt sieht (sinngemäß übersetzt: Berechnet alles, war man gesehen Eile jen ), der Name ist zudem Eine Anspielung auf den Ort Point Reyes , CA , in D flat Nähe Lucasfilm ansässig ist, and a Andeutung auf Matrize verfahren, sterben mit Optisch, bildgebenden Systemen Verbunden Sind ( REYES Wird gesprochen Wie das Wort englische Strahlen , war Lichtstrahlen oder in der Optik, als Singular ray , die Sehstrahl bezeichnet).

Die Architektur wurde unter Berücksichtigung einer Anzahl von Bedingungen entwickelt:

• Geometrische Komplexität / Vielfalt : Um visueller Komplex und reichhaltige Bilder zu erzeugen, Ein Muss des Anwender Bild Synthese – Systeme Freiheit Haben sterben, Ein große Anzahl eines Komplex, Geometrie chen Struktur zu modellieren oder Durch prozedurale Modelle, Wie zum beispiel Fractal oder Partikelsysteme , zu erzeugen.
• Komplex Shader : viele von der visuellen Komplexität Einer Szene Wird Erzeugt Durch Art sterben, in der das Licht mit der OBERFLÄCHE Parteien Körper interagiert. Im Allgemeinen wird im Bereich der Computergrafik durch Texturen erreicht. Text Uren can Tabelle farbiger Pixel sein, sterben Oberflächenverschiebungen ( Displacement), Oberflächentransparenz oder Oberflächenreflektivität beschreiben. REYES ERLAUBT ES ihnen Benutzer, prozedurale Shader einzubinden, Wodurch Oberflächenstruktur und optische Interaktion (wo Artikel in Einer Szene) sterben Durch benutzung Eines Computerprogramme erreicht Wird, das prozedurale Algorithmus implementiert, Anstätt in Einer einfach Tisch (Wie z. B. Einer Textur) nachzuschlagen . Ein großer Teil of this Algorithmus zielt ab Darauf, Die Zeit zu minimieren, stirbt den Hauptprozessor Dafür benötigt, Texturdaten aus Datenspeichern anzufordern.
• Minimales Raytracing : Als REYES entworfen wurde, die Rechenleistung der Leistungskapazität der Computersysteme. Das gute Stück, das Raytracen einer fotorealistischen Szene für Einzelbild, das bis zum Ende der Stunde dauern soll. Algorithmen, die REYES, die wiederum Raytracing verachteten, nicht mögen, haben ein anderes fotorealistisches Ergebnis.
• Geschwindigkeit : Die Zwei-berechnen Eine Stunden-Film Mit 24 Bildern pro Sekunde ist bei Einer Durchschnittlich Berechnungszeit von drei Minuten pro Einzelbild Innerhalb Eines Jahr Möglich.
• Bildqualität : Artefakte im Bild, durch den verdorbenen Bildsynthesealgorithmus hervorgerührt, Kopf inakzeptabel.
• Flexibilität : Die Architektur hat so ein flexibles Signal, das ist die Einbindung neuer Techniken ohne eine Full-Service-Neuimplementierung des Algorithmus möglich.

REYES Erfüllen Effizient Mehr Aufgaben für Effekte, sterben für Berechnung in Kinofilmqualität nötig Ist sterben: Glatt, gekrümmte Flach, Oberflächentexturierung, Bewegungsunschärfe und Tiefenunschärfe .

REYES berechnet gekrümmte Oberflächen, die als paramedric Teilflächen (parametrische Patches) beschrieben wurden, dag es de Teilflächen in Mikropolygone teilt; Würfel klein quadrate, die kleineren sind kleiner als die Größe eines Pixels . Obwohl viele Mikropolygone verrückte Gedanken haben, über die Approximation einer gekriimmten Fläche, die parallelisiert werden kann, wurde die Operation zu Wahrhaftigkeit. Ein REYES-Renderer tessliertsterben primitive Primitive nur und TEILT JEDE Höher Ordnung bei Bedarf so fein auf that es im endgültigen Bild rechts aussieht.

Anschließend angeordnet eine Shader Jeder Micro Polygon Farbe und zu Transparenz. Die meisten REYES-Renderer erlaub ES ihnen Benutzer, Beliebers Beleuchtung – und Texturierungs – Die Leistung von selbst hinzuzufügen, geschrieben in Einer Shader-Sprache , sterben Speziell für bedürfnisse wo VERARBEITUNG von Daten aus der Bild Synthese geschaffen Wird sterben. Die VERARBEITUNG wo Mikropolygone Geschieht so that sterben Berechnung der Daten vektorisiert Werden Kann.

Geshadete Mikropolygone Werden Auf die Bildebene Abgebildet, um das Ausgabebild zu erzeugen. REYES Benutzt EINEN innovativer Algorithmus für das Sichtbarkeitsproblem , englisch hider genannt, wo sterben nötige Integration von Bewegungs- und Tiefenunschärfe durchführt, ohne mehr Geometrie oder Shaderaufrufe zu Benot als stirbt Berechnung Einen scharfen Bilde braucht. Es hider sammelt alle Farben der Mikropolygone in Einem Pixel Gesetz über die Zeit und Linsen Position Durch EINEN Monte-Carlo Algorithmus , wo Stochastic Sampling genannt Wird.

Die Gründung REYES- Grafikpipeline basiert auf folgenden Schritten:

1. Gebunden : Berechnung des Bounding Volumen bei einzelnen Geometrien Primitiv.
2. Split : Zerteile große Primitive in kleiner, der Mann in Mikropolygone zerlegen kann.
3. Würfel : Walk the Primitives in einem Raster aus Mikropolygonen um, jedes Mikropolygon mit der ungepflegten Größe eines Pixels.
4. Schatten : Rechne de Beleuchtung und Schattierung und Jedes Vertex des Mikropoligonraster.
5. Bristles : Zerlege das Micro Polygon Raster in einzelnen Mikropolygone, berechne für jedes Volume ein begrenzenden und Prüfer, ob es nicht Durch andere Mikropolygone verdeckt Wird (vom Prinzip ausgehend Eine Miniaturversion wo Grafikpipeline ).
6. Verstecke : Schmecke das Mikropolygon ab und ersetze dieses blitzschnelle 2D-Bild.

Bei diesem Entwurf Durcheinander der Renderer der kompletten Bildspeicher im Hauptspeicher bereitstellen, dann das Bild Endgültige so lange nicht ausgegeben Werden Kann, bis alle primitiven Verarbeitet gerechnet wird. Zur Speicheroptimierung wird vor dem Würfel- Schritt ein weiterer Schritt, genannt Bucketing , eingefügt. Das Ausgabebild Wird hierzu in ein Raster aus einzelnen Rechteck eingeteilt, genannt Bucket (englisch für Elmer), jedes typischerweise 16 × 16 Pixel groß. Die Objekte Werden Dann Grob Entlang der Grenzen der Schaufeln geteilt Und dann nach IHREM Ort sie jeweilige Bucket zugeordnet. Jeder Eimer durchläuft einzeln für sichDice und sterben Rest lichen Schritte der Grafikpipeline, und Daten vom vorhergehenden Eimer , sterben nicht mehr gebraucht Werden, Werden verworfen, Bevor der Nächste berechnet Wird. Auf this Weise Durcheinander nur den Bildspeicherfür die in Bearbeitung befindlicher Eimer und Speicher für Szenenbeschreibung Höher Ordnung für alle Geometrie chen primitiven Bereitgestellt Werden sterben. Dies führt zu einer erweiterten Situation des Speicherverbrauchers für eine durchgehende Szene, um den REYES-Algorithmus zu verraten.

REYES-Renderer

Der folgende Renderer verdirbt den REYES-Algorithmus auf der einen oder anderen Weise, oder anderswo, Benutzer am ursprünglichsten, der Ihn als Vorgabe verdirbt:

• 3Delight
• Aqsis
• jrMan
• RenderMan Pro Server & RenderMan für Maya
• Pixel 3d Renderer
• Elf
• RenderDotC
• Mantra
• Poser FireFly

Literatur

• Robert L. Cook , Loren Carpenter und Edwin Catmull : Die Reyes Image Rendering Architecture . Computergraphik ( SIGGRAPH ’87 Proceedings) , S. 95-102.
• Anthony A. Apodaca und Larry Gritz : Advanced RenderMan: Erstellen von CGI für Motion Pictures . Morgan Kaufmann Verlag. ISBN 1-55860-618-1