1、隨機采樣
在基本光線追蹤算法中,只追蹤有限數(shù)目的光線。這是一個采樣過程(sampling process)。
采樣有很多種方法:
a、均勻采樣
舉例:根據(jù)給定的區(qū)間繪制數(shù)學(xué)函數(shù)。
將區(qū)間劃分為許多小的寬度一致的小區(qū)間,在小區(qū)間的中點處計算函數(shù)的值,最終將這些點平滑連接出來。
在小區(qū)間數(shù)目很少的情況下,均勻采樣可能會得到錯誤的結(jié)果。
b、隨機采樣
使用隨機間隔寬度代替統(tǒng)一間隔寬度。
可以使用隨機采樣繪制平滑的陰影;繪制模糊的反射和折射;考慮景深;考慮運動模糊。
2、路徑追蹤
路徑追蹤算法考慮了全局光照問題。之前的光線追蹤只考慮了四種類型的光線,沒有哪一條光線考慮了物體之間的作用。
通過追蹤交點周圍所有路徑的光線來計算間接光照,為了避免無限渲染次數(shù),所有的可能光線路徑使用隨機采樣。這種方法的光線分布通常是半球形,中心點是交點。
渲染有天空光的戶外場景中,路徑追蹤算法非常有效率。因為這種場景下光變化的頻率不大,也就是說,采樣的函數(shù)值變化不大,小規(guī)模的采樣依然可以得到很好的效果。
雙向(Bidirectional)路徑追蹤額外追蹤了發(fā)自光源的光線,減少了路徑追蹤的采樣次數(shù)。
3、光子映射(photon mapping)
兩通道算法,考慮了全局光照和物體之間的反射,實現(xiàn)了caustics effect。
Pass 1-創(chuàng)建photon map
光線(光子)從光源開始追蹤,光子攜帶從光源散發(fā)的一部分能量。
當光子在場景中傳播時,可能被反射、穿透、吸收。
當光子擊中漫反射表面時,使用map存儲射進的能量。
photon map以k-d tree數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
Pass 2-渲染階段
使用光線追蹤算法。在交點處,使用存儲在map中的信息去估計光照度。
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原文標題:【擴展】光線追蹤
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遞歸性質(zhì)和大數(shù)目追蹤光線解決方案

光線追蹤技術(shù)學(xué)習資料
光線追蹤技術(shù)的作用
光線投射,光線追蹤與路徑追蹤的概念與區(qū)別

光線追蹤技術(shù)最近又成為了行業(yè)的焦點
NVIDIA OptiX光線追蹤引擎的功能特性
基于光線追蹤的渲染算法實現(xiàn)

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