Sledování paprsku

Radiozitou v kombinaci s ray tracingem je možno dosáhnout až neuvěřitelného realizmu.

Obrázek vyrenderovaný pomocí ray tracingu.

Scéna vyrenderovaná ray tracingem s antialiasingem (supersampling), perspektivní projekcí a procedurálními texturami.

Sledování paprsků (z anglického ray tracing) je metoda renderování (výpočtu a zobrazení) 3D počítačové grafiky; přesněji řečeno metoda globálního osvětlení. Na rozdíl od běžného života, kdy se paprsky pohybují od zdroje, odráží se a lámou, až se nakonec střetnou s okem pozorovatele, zde paprsky vycházejí z kamery. To protože ze zdrojů světla vychází nekonečné množství paprsků a nedalo by se v rozumném čase spočítat, které dopadnou na pixely plátna, přes které se oko dívá. Tuto techniku používají například počítačové programy POV-Ray nebo Blender.

Algoritmus

Klasický rekurzivní ray tracing:

Pro každý pixel v obraze
{
  Vytvoř paprsek mířící z oka skrze pixel roviny, kterou renderuješ
  Inicializuj NejbližšíT na NEKONEČNO a NejbližšíObjekt na ŽÁDNÝ

  Pro každý objekt ve scéně
  {
     Jestliže paprsek protíná tento objekt
     {
        Jestliže je vzdálenost protnutí t menší než NejbližšíT
        {
           Nastav NejbližšíT na vzdálenost protnutí t
           Nastav NejbližšíObjekt na tento objekt
        }
     }
  }

  Jestliže je NejbližšíObjekt roven ŽÁDNÝ
  {
     Vyplň tento pixel barvou pozadí
  }
  Jinak
  {
     Vyšli stínový paprsek ke každému zdroji světla (zjištění zdali je ve stínu pro difuzní a spekulární složku)
     Jestliže je povrch objektu odrazivý, vytvoř odražený paprsek (rekurze)
     Jestliže je povrch objektu průhledný, vytvoř refrakční paprsek (lom světla, rekurze)
     Použij NejbližšíObjekt a NejbližšíT k výpočtu stínovací funkce (barva objektu)
     Vyplň tento pixel výslednou barvou stínovací funkce
  }
}

Sledování paprsků v optice

Metoda sledování paprsku (ray tracing) je též využívána k simulaci optických systémů. Výhodou je univerzálnost metody. Metodu je možno použít i k simulaci systémů, jejichž analytický popis je jen přibližný nebo není vůbec možný: nelineární optické prvky, prvky pro rentgenovou optiku, atd. Nevýhodou je vysoká výpočetní náročnost metody.

Související články

• radiozita
• Zobrazovací rovnice (rendering)