ओटीटी बताते हैं: रे ट्रेसिंग क्या है?

रे(Ray) ट्रेसिंग कंप्यूटर ग्राफिक्स का एक उन्नत रूप है जो वास्तविक जीवन में प्रकाश के काम करने के तरीके का अनुकरण करता है। यह कंप्यूटर ग्राफिक्स बना सकता है जो वास्तव में फोटोरिअलिस्टिक दिखता है।

अतीत में, रे ट्रेसिंग बड़े पैमाने पर कंप्यूटर ग्राफिक्स परियोजनाओं तक सीमित थी, जैसे कि हॉलीवुड सीजी(Hollywood CG) फिल्में। अब यह पीसी गेमिंग और जल्द ही अगली पीढ़ी के गेमिंग कंसोल में मिल गया है।

यह समझने के लिए कि इसने इतने सारे लोगों को क्यों उत्साहित किया है, हमें रे-ट्रेस किए गए ग्राफिक्स की तुलना मुख्यधारा के ग्राफिक्स रेंडरिंग पद्धति से करने की आवश्यकता है जो अब तक उपयोग की गई है: रैस्टराइजेशन।

रास्टराइजेशन बनाम रे ट्रेसिंग(Rasterization vs Ray Tracing)

आधुनिक रीयल-टाइम कंप्यूटर ग्राफिक्स अद्भुत दिखते हैं! यह कल्पना करना कठिन है कि इसका बीस या तीस साल पहले के मूल 3D ग्राफिक्स से कोई लेना-देना है। सच्चाई यह है कि Playstation 1 और वर्तमान Playstation 4 जैसा कंसोल 3D ग्राफ़िक्स को रेंडर करने और फिर इसे आपकी 2D स्क्रीन पर डालने की एक ही मूल विधि का उपयोग करता है।

इसे रास्टराइजेशन(rasterization) के रूप में जाना जाता है । एक "रेखापुंज" पिक्सेल के ग्रिड के रूप में दिखाया गया एक चित्र है, जो ठीक वैसा ही है जैसा आपकी स्क्रीन प्रदर्शित करता है। रास्टराइज़ेशन(Rasterization) एक स्क्रीन पर एक 3D दृश्य को 2D छवि में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है। 

ऐसा करने की आवश्यकता है, क्योंकि 3D दृश्य, ठीक है, 3D है। इसमें गहराई है, इसलिए आभासी वस्तुएं एक-दूसरे से आगे बढ़ सकती हैं और किसी भी दृष्टिकोण से देखी जा सकती हैं। रास्टरराइजेशन की प्रक्रिया में, कंप्यूटर को यह पता लगाना होता है कि अगर आपकी स्क्रीन मूल रूप से उस 3D दुनिया में एक खिड़की थी तो वह दृश्य कैसा दिखेगा।

वास्तविक जीवन में, एक दृश्य में बनावट और प्रकाश व्यवस्था के साथ-साथ आकार, गहराई और आकार होता है। चूंकि सिम्युलेटिंग लाइट ने पारंपरिक रूप से किसी भी घरेलू कंप्यूटर की तुलना में अधिक कंप्यूटर शक्ति ली है, प्रोग्रामर ने कुछ ऐसा बनाने के लिए ट्रिक्स और शॉर्टकट बनाए हैं जो रैस्टराइजेशन की इस प्रक्रिया का उपयोग करके वास्तविक प्रकाश, रंग और बनावट के करीब दिखते हैं।

रे(Ray) ट्रेसिंग एक तरह से बहुत आसान है। वास्तविक प्रकाश का भ्रम पैदा करने के लिए तरकीबों की एक लंबी सूची का उपयोग करने की कोशिश करने के बजाय, यह वास्तविक प्रकाश का अनुकरण करता है। अब जब कंप्यूटर को यह पता लगाना है कि आपकी स्क्रीन की "विंडो" के माध्यम से दृश्य कैसा दिखेगा, तो यह केवल रे ट्रेसिंग सिमुलेशन चलाता है और यह सब काम करता है।

वास्तविक दुनिया में, आपकी आंख में प्रवेश करने वाली प्रकाश की किरणें आपके रेटिना तक पहुंचने से पहले आप जो कुछ भी देख रहे हैं, उसे उछाल दिया है। रे(Ray) ट्रेसिंग एक ही परिणाम को अधिक कुशल तरीके से प्राप्त करता है। यह "कैमरा" से प्रकाश की नकली "किरणों" की शूटिंग करके और इसे आभासी दृश्य के चारों ओर उछाल देता है, रास्ते में रंग और चमक की जानकारी उठाता है। आपकी स्क्रीन आभासी आंख का प्रतिनिधित्व करती है, इसलिए आप वास्तव में यथार्थवादी आभासी दुनिया देखते हैं।

किरण अनुरेखण का उपयोग करके, एक एकल तकनीक वस्तुओं, प्रतिबिंबों, छायाओं और दृश्य के अन्य तत्वों का निर्माण करती है जो वास्तविक दिखते हैं। वह यथार्थवाद स्वाभाविक रूप से अनुकरण के परिणामस्वरूप होता है, किसी चाल या शॉर्टकट की आवश्यकता नहीं होती है!

रे ट्रेसिंग का अनुभव कहां करें(Where To Experience Ray Tracing)

यदि आप किरण अनुरेखण को क्रिया में देखना चाहते हैं, तो आपको बस कोई भी आधुनिक फिल्म देखनी होगी जो कंप्यूटर जनित ग्राफिक्स का उपयोग करती है। यदि आप टॉय स्टोरी 4(Toy Story 4) जैसी सीजी फिल्म देखते हैं, तो आप जो कुछ भी देख रहे हैं वह रे ट्रेसिंग का एक उत्पाद है। 

यदि आप एक इंटरैक्टिव रे-ट्रेस्ड दुनिया का पता लगाना चाहते हैं, तो शहर में वर्तमान में केवल एक ही गेम है। इस तकनीक का समर्थन करने वाले वीडियो गेम और ऐप्स के साथ एनवीडिया जीपीयू की आरटीएक्स श्रृंखला । (RTX series of Nvidia GPUs)आप गैर-आरटीएक्स हार्डवेयर के साथ कुछ रे-ट्रेसिंग एप्लिकेशन चला सकते हैं, लेकिन आपको अच्छा प्रदर्शन नहीं मिलेगा। आरटीएक्स हार्डवेयर दिखाने(best games that show off RTX hardware) वाले सर्वोत्तम खेलों पर हमारे लेख को देखना सुनिश्चित करें ।

समस्या यह है कि आरटीएक्स(RTX) हार्डवेयर अभी भी काफी महंगा है। हालांकि, आने वाली पीढ़ी के वीडियो गेम कंसोल में रे-ट्रेसिंग सपोर्ट का एक रूप है। जिसका अर्थ है कि मुख्यधारा की गेमिंग दुनिया रे-ट्रेसिंग को अगली प्रमुख गेमिंग तकनीक में बदलने में मदद कर सकती है। फिर भी, यदि वास्तविक समय में रे-ट्रेसिंग करना इतना कठिन है, तो ये नए GPU(GPUs) इसे कैसे प्रबंधित करते हैं?

रीयल टाइम रे ट्रेसिंग कैसे प्राप्त की जाती है?(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)

कोई भी कंप्यूटर रे ट्रेसिंग का उपयोग करके 3D दृश्य प्रस्तुत कर सकता है। 3D रेंडरिंग पैकेज के साथ काम करने वाले लोग इसे सालों से कर रहे हैं। कोई भी आधुनिक सीपीयू(CPU) दृश्य के चारों ओर प्रकाश के पथ का पता लगाने के लिए आवश्यक वास्तविक गणना कर सकता है।

हालांकि, आधुनिक सीपीयू(CPUs) और जीपीयू(GPUs) वास्तविक समय में एक छवि उत्पन्न करने के लिए उन संख्याओं को जल्दी से कम नहीं कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, मॉन्स्टर्स (Monsters) इंक(Inc) या टॉय स्टोरी(Toy Story) जैसी फिल्में बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले विशाल कंप्यूटर फ़ार्म को अंतिम उत्पाद के एक फ्रेम को प्रस्तुत करने में घंटों लगते हैं। 

इसके विपरीत, आधुनिक वीडियो गेम को खेलने योग्य माने जाने के लिए प्रति सेकंड छवियों के कम से कम तीस फ्रेम उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है, वर्तमान में सोने के मानक 60 फ्रेम प्रति सेकंड के निशान के आसपास सेट होते हैं।

तो एनवीडिया आरटीएक्स(Nvidia RTX) श्रृंखला जैसे जीपीयू खेलने योग्य फ्रेम दर पर रे-ट्रेसिंग विधि का उपयोग करने का प्रबंधन कैसे कर सकते हैं? इसका उत्तर यह है कि वे हर चीज के लिए रे ट्रेसिंग का उपयोग नहीं करते हैं। कम से कम आधुनिक शीर्षकों में तो नहीं।

चाल पारंपरिक ग्राफिक्स को चयनात्मक किरण-अनुरेखण के साथ संयोजित करना है। RTX कार्ड में समर्पित रे-ट्रेसिंग हार्डवेयर है जो अधिक पारंपरिक GPU के साथ बैठता है । इस तरह, पारंपरिक ग्राफिक्स हार्डवेयर की कुछ कमियों की भरपाई के लिए रे-ट्रेसिंग का उपयोग किया जा सकता है।

ऐसे वीडियो गेम हैं जिन्हें आप आरटीएक्स कार्ड के साथ खेल सकते हैं जो (are)पूरी(RTX) तरह से रे-ट्रेस किए जाते हैं। सबसे अच्छा उदाहरण क्वेक II आरटीएक्स(Quake II RTX) है । यह दशकों पुराना वीडियो गेम है जो इतना सरल है कि पूर्ण रीयल-टाइम रे-ट्रेसिंग संभव है। जब वर्तमान वीडियो गेम में शुद्ध रे-ट्रेसिंग को लागू करने की बात आती है, तब भी इस तरह के हार्डवेयर के मुख्यधारा बनने में अभी भी कई साल लगेंगे।

क्या रे ट्रेसिंग द फ्यूचर?(Is Ray Tracing the Future?)

संक्षिप्त उत्तर है हां, किरण अनुरेखण भविष्य है। लंबा जवाब यह है कि हार्डवेयर जो रीयल-टाइम रे ट्रेसिंग को संभव बनाता है वह सस्ता हो जाता है, हम शायद इसे पारंपरिक रेंडरिंग को थोड़ा-थोड़ा करके बदल देंगे। यदि रे-ट्रेस किए गए ग्राफिक्स नई कंसोल पीढ़ी का सामान्य हिस्सा बन जाते हैं, तो कोई पीछे नहीं हटेगा।

डेवलपर अपने शीर्षक में रे-ट्रेसिंग सुविधाओं को सुरक्षित रूप से शामिल कर सकते हैं, क्योंकि सभी लोकप्रिय प्लेटफ़ॉर्म इसका समर्थन करेंगे। चूंकि रे-ट्रेस किए गए ग्राफिक्स बेहतर हैं, सितारे वास्तव में किफायती हार्डवेयर पर रे-ट्रेसिंग के आगमन के लिए संरेखित कर रहे हैं। जिसका अर्थ है कि सच्चा फोटोरिअलिज्म आखिरकार यहां हो सकता है। 

दूसरा प्रमुख संकेत है कि रे-ट्रेसिंग एक मुख्यधारा प्रतिपादन विधि बन जाएगी, अब इसे उन सामान्य उपकरणों में कैसे शामिल किया जा रहा है जिनका उपयोग डेवलपर्स वीडियो गेम और अन्य 3D एप्लिकेशन बनाने के लिए करते हैं। दूसरे शब्दों में, डेवलपर्स के लिए अपने स्वयं के रे-ट्रेसिंग समाधानों का आविष्कार करना अब आवश्यक नहीं है।

लोकप्रिय ग्राफिक्स इंजन जैसे अवास्तविक इंजन 4(Unreal Engine 4) या फ्रॉस्टबाइट(Frostbite) में अब आरटीएक्स(RTX) हार्डवेयर-त्वरित रे-ट्रेसिंग के लिए समर्थन शामिल है। इसे और अधिक संभावना बनाते हुए कि डेवलपर्स इसे अपने शीर्षक के लिए एक विकल्प के रूप में शामिल करेंगे।

क्या आपको अभी रे ट्रेसिंग में खरीदना चाहिए?(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)

लेखन के समय, हम अभी भी रे-ट्रेसिंग हार्डवेयर की पहली पीढ़ी में हैं। जबकि कीमतें कम हुई हैं, प्रदर्शन अभी भी काफी औसत दर्जे का है। यदि आप कट्टर, जल्दी अपनाने वाले हैं तो पीसी पर रे-ट्रेसिंग के बारे में पसंद करने के लिए बहुत कुछ है।

यदि आप शुरुआती अपनाने वाले के रूप में सैकड़ों या हजारों डॉलर खर्च करने को तैयार नहीं हैं, तो मुख्यधारा के कंसोल की अगली पीढ़ी में निवेश करना बेहतर है जो प्रौद्योगिकी को पेश करने का वादा करता है, या आरटीएक्स(RTX) 20-सीरीज़ कार्ड के उत्तराधिकारी की प्रतीक्षा करता है।



Faisal Mand

About the author

मैं एक सॉफ्टवेयर इंजीनियर हूं जिसे क्रोम और गेमिंग एप्लिकेशन दोनों में अनुभव है। मैं पिछले 4 वर्षों से Google क्रोम ब्राउज़र के समाधान पर काम कर रहा हूं और कई अलग-अलग प्लेटफार्मों के लिए गेम पर भी काम किया है। मेरा कौशल सॉफ्टवेयर परियोजनाओं की डिजाइनिंग, परीक्षण और प्रबंधन में निहित है। एक सॉफ्टवेयर इंजीनियर के रूप में अपने काम के अलावा, मुझे गोपनीयता, उपयोगकर्ता खातों और पारिवारिक सुरक्षा के मुद्दों का भी अनुभव है।


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