Par exemple, le lancer de rayons peut être utilisé dans un film car les images peuvent être créées en post-production, ce qui laisse beaucoup de temps. En revanche, les jeux vidéo nécessitent un rendu plus rapide des images. le lancer de rayons n'est donc pas la meilleure option.
Un logiciel appelé traceur de rayons simule le trajet des rayons lumineux individuels d'une source de lumière virtuelle à une lentille de caméra virtuelle. Le rayon lumineux virtuel peut traverser des atmosphères volumétriques telles que le brouillard ou la fumée et interagir avec des surfaces matérielles telles que le métal, le verre ou l'eau. Chacun de ces objets est conçu et modélisé par des artistes et des ingénieurs pour modifier l'apparence de la scène rendue par le traceur de rayons. Les traceurs de rayons avancés peuvent appliquer des calculs supplémentaires tels que l'interréflection, la radiosité et les caustiques pour simuler des comportements complexes de la lumière.
Combien de temps cela prend-il?
Le lancer de rayons peut générer des images très réalistes, mais il est coûteux en calculs et donc très lent. Par exemple, chaque image fixe du film d'animation par ordinateur Monsters University, sorti par Pixar en 2013, a nécessité 29 heures de rendu. À 24 images par seconde, le film de 110 minutes compte environ 160 000 images. Pixar a utilisé une ferme de rendu massive pour distribuer le calcul et l'a terminé en quelques mois. Sur un seul ordinateur, le film aurait pris quatre millions et demi d’heures, soit 524 ans, à terminer le rendu.
Tous les rendus ne sont pas des traceurs
Comme le calcul prend beaucoup de temps, le lancer de rayons est souvent utilisé pour le rendu final. Les rendus intermédiaires ou de prévisualisation sont souvent réalisés avec des rendus "moins chers", qui produisent rapidement une image de qualité inférieure. Par exemple, Blender utilise le moteur de rendu de cycles pour effectuer le traçage de rayons ou le moteur de rendu interne de Blender pour le rendu rapide d'images non photoréalistes.
Traçage des rayons sur le GPU
Traditionnellement, le lancer de rayons est effectué par le processeur et non par le GPU. Le matériel d'un processeur graphique est conçu pour générer le plus grand nombre d'images par seconde (FPS), afin d'améliorer les applications graphiques en temps réel telles que les jeux vidéo. En revanche, le lancer de rayons est généralement un processus lent, qui sacrifie la vitesse en temps réel pour une qualité photoréaliste. Par conséquent, le logiciel de traçage de rayons n'a pas été conçu pour fonctionner sur un matériel de processeur graphique, et le matériel de processeur graphique n'a pas été conçu pour effectuer le traçage de rayons.
Cependant, le 13 août 2018, NVidia a annoncé la création de sa nouvelle architecture de traitement graphique Turing, capable d'effectuer le traçage de rayons en temps réel. Les premiers GPU à utiliser l'architecture Turing, le Quadro RTX, devraient être commercialisés fin 2018.
Logiciel de traçage de rayons
Voici des exemples de logiciels de traçage de rayons pouvant être téléchargés ou achetés.
- Autodesk 3ds max: application propriétaire de modélisation, d'animation et de rendu 3D destinée principalement aux utilisateurs de CAO, tels que les architectes.
- Autodesk Maya - Similaire à 3ds max, mais avec une attention particulière pour l'animation des personnages.
- Blender - Une application de modélisation, d'animation et de rendu 3D gratuite et à code source ouvert.
- Bryce - Un générateur de paysage fractal introduit en 1994.
- Cinema 4D - Une application de modélisation, d’animation et de rendu en 3D avec effets de procédure pour les cinéastes et les artistes de l’animation, présentée comme facile à apprendre.
- Houdini - Une application d'animation 3D complète offrant des fonctionnalités de physique, de dynamique des fluides et de simulation volumétrique simulées. Une version limitée nommée Houdini Apprentice est disponible gratuitement pour les étudiants et les passionnés.
- Lightwave - Une application CGI 3D utilisée pour créer des graphiques animés, des effets spéciaux et des jeux vidéo.
- LuxCoreRender est un moteur de rendu libre et open source pour Windows, macOS et Linux.
- POV-Ray (La persistance de la vision Raytracer) est un moteur de rendu libre et à source ouverte qui crée des images à partir de SDL (langage de description de scène), langage complet de Turing prenant en charge les macros.
- RenderMan - Un moteur de rendu de qualité film développé par Pixar et utilisé dans des films tels que Incredibles 2 et Avengers: Infinity War .
- Visionaray - Une bibliothèque de traçage de rayons ouverte et multiplate-forme.
- YafaRay - Un traceur de rayons gratuit et open source de Monte Carlo.
Ressources supplémentaires
Animation 3D, CAO, Radiosité, Simulation, Termes logiciels, TurboSquid