计算机图形学/照片写实/光线追踪的概念

光线追踪的球体。

正如我们在上一章中所看到的，从实际角度来说，直接模拟来自光源的光子是不可能的。要生成我们看到的所有视觉信息，需要的 photons 太多了，而离开给定光源的大多数 photons 可能根本不会到达我们的眼睛。当你加入创建真实场景所需的多个光源的复杂性时，追踪每个单独的光子从光源出发直到它（可能）到达我们的虚拟摄像机，这根本不可能。

我们采用的方法叫做光线追踪。光线追踪的概念实际上非常简单，并且使我们的问题变得容易处理。基本思路如下。

光线追踪场景的图示。

我们的数字图像由有限数量的像素组成。由于像素是图像的原子元素，我们只关心每个像素应该是什么颜色。光线追踪的思路是从虚拟摄像机的像素反向工作，遍历每个单独的像素，并从该像素直线追踪一条想象中的“光线”，直到我们遇到一个物体（更具体地说，是该物体上的特定点）。

一旦我们找到光线击中的空间中的交点，我们就会推断出应该击中这个像素的光包含了所有关于在这个点击中物体的光的信息，以及与该物体的相互作用。因此，我们可以在这个物体的这个位置开始一条新的光线，并向后追踪它，直到我们击中另一个物体，依此类推。最终，光线必须击中一个光源。一旦我们找到这个光源，我们就知道离开这个光源并击中一个物体，反弹，击中另一个物体，依此类推一直回到我们摄像机像素的光的颜色。因此，我们现在知道在这个像素中放置什么颜色。