图形学基础 | 光线追踪
学习一下光线追踪的概念与基本原理.
并计划实现一个简单的光线追踪Demo.
什么是光线追踪
- 光线追踪是三维计算机图形学中的一种特殊渲染算法. 是一种基于模拟真实光线弹射路径渲染成像的技术.
- 基本工作原理：从取景器发出一定量的射线，投射到三维物体上，在三维空间中进行反弹，折射，并根据这个物体本身的一些材质属性，再综合光线路径等信息，计算出这个物体最终在画面中每一个像素点的颜色信息。这种模拟真实光线弹射的算法是目前所出现的能够得到较为真实的结果的一种计算方式。
- 当然，这种算法需要大量的运算，因此早期游戏和硬件无法使用这种算法进行实时渲染。
光线追踪的原理
- 光线追踪希望能模拟光线在真实环境下的折射，反射，漫反射，间接反射等物理现象。如果我们能够模拟整个场景光线的传播，就能得到非常真实的图像
- 但如果直接从 光源开始发射的光线 经过传播后并不一定会进入摄像机，造成了大量计算浪费。
- 使用 逆向追踪——即从摄像机开始发射光线进行追踪 ，将有效减少无效计算，即使如此，计算量依然是巨大的，如果每一个像素点发射一条光线进行追踪，并且追踪10次折射或反射的话.生成一张1080P的图，相交的计算量将是 1920 * 1080 * 10 = 20 736 000，约两千万次光线追踪运算。
单独看一个像素上的追踪过程的话:
- 从视线方向发射一条射线;
- 取得射线与场景最近的交点;
- 取得交点的材质颜色;
- 如果材质包含反射或折射,则改变光线的方向;
- 寻找下一个交点.并重复(2). 直到在场景内找不到交点.或者达到达到最大跟踪次数.
对于(2). 因为需要遍历场景. 开销随场景复杂度上升而上升.
对于一些简单的示例场景中, 可以简化为 射线和球. 或者射线与平面的相交. 求最近的交点.
光线追踪的入门
- 感觉上面这篇写得很好.