学习教程来自:【技术美术百人计划】图形 5.2 光线追踪、路径追踪、光线投射、光线步进介绍

笔记

1. 光线追踪 Ray Tracing

光栅化渲染：并行的按照物体->三角面->像素拆解每个对象，缺少全局信息，无法精确实现一些效果
光线追踪：一种渲染框架
采用路径追踪的光线追踪方法步骤为：从相机出发，对每个像素点，向场景投射光线，直到光线与场景中第一个物体相交，在交点处根据物体性质、光源属性和光照模型等计算这个交点的颜色。然后，在交点处，该光线发生反射或折射，继续遍历追踪反射光线和折射光线，直到光线与下一个表面相交，计算该交点的颜色。直到光线到达光源或逸出场景。

计算交点的方法：

1. 曲面方程和射线方程方程组求解
2. 计算射线与物体三角形面的交点
3. 优化：包围盒，空隙使用空间划分优化（八叉树、KD树、BSP树）

2. 光线投射 Ray Casting

只考虑投射，不追踪后续 ## 3. 路径追踪 Path Tracing 一种光线追踪方法 出射光 = 自发光 + 半球上贡献的积分 一些常见问题的处理办法： 积分的求解：蒙特卡洛积分 光线数量：一个像素块多条光线，反射时只产生一条光线，最终混合这些结果

迭代终止：随机数法，每次迭代生成一个随机数决定是否继续
光源面积小：不在半球上采样，通过变化直接在光源上采样

完整步骤：从相机出发，对每个像素点，向场景投射光线，直到光线与场景中第一个物体相交，在交点处根据物体性质、光源属性和光照模型等计算这个交点的颜色。然后，在交点处，该光线发生反射或折射，继续遍历追踪反射光线和折射光线，直到光线与下一个表面相交，计算该交点的颜色。直到光线到达光源或逸出场景。

4. 体积光线投射 Volume Ray Casting

体绘式技术（Volume Rendering）

5. 光线步进 Ray Marching

光线从起点步步前进，一步一计算直到终点

6. 一些区别

递归式光线追踪（Whitted Style Ray Tracing）：每个像素一条光线
路径追踪：每个像素多条光线

作业

分析光线追踪、路径追踪、光线投射、光线步进在游戏中有哪些技术应用，paper

游戏中的应用 以下截屏来自来自Xbox Series X和3060显卡（Mincraft）

1. 地平线5 Forza 5

2. 灵媒 The Medium

3. 我的世界 Minecraft

4. 黑客帝国觉醒 The Matrix Awakens

5. 食人鲨 Maneater