光线追踪基础理论教程_2024-07-21_00-42-24.Tex

光线追踪基础理论教程

光线追踪简介

光线追踪的基本概念

光线追踪（Ray Tracing）是一种渲染技术，用于生成逼真的图像，尤其在计算机图形学领域中。它通过模拟光线在场景中的传播和反射，来计算每个像素的颜色。光线追踪的核心思想是，从观察者（即相机）的位置发射光线，这些光线在场景中与物体相交，然后根据相交点的材质属性和光源位置，计算出该点的颜色。如果光线在相交后继续反射或折射，这一过程会递归进行，直到光线消失或达到预设的递归深度。

光线追踪的数学基础

光线追踪涉及到的数学概念包括向量、矩阵、几何形状（如球体、平面、多边形等）的方程，以及光线与这些形状相交的计算。例如，计算光线与球体相交的公式如下：

假设光线的方程为：r⃗(t)=o⃗+td⃗ \vec{r}(t) = \vec{o} + t\vec{d}