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光线追踪中的数据结构：技术教程

光线追踪基础

光线追踪原理简介

光线追踪是一种渲染技术，用于生成逼真的图像，尤其在电影和游戏行业中广泛使用。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追踪从摄像机发出的光线，直到它们与场景中的物体相交，然后根据物体的材质和光照条件计算出最终的颜色。

原理描述

光线追踪算法从摄像机的位置发射光线，这些光线在场景中传播，与物体相交，然后根据相交点的法线方向和材质属性，计算反射和折射光线。这一过程可以递归进行，直到光线的能量耗尽或达到预设的深度限制。通过这种方式，光线追踪能够模拟复杂的光照效果，如阴影、反射和折射。

光线与场景的交点计算

在光线追踪中，计算光线与场景中物体的交点是至关重要的一步。这通常涉及到数学上的射线-对象相交测试，包括射线-三角形、射线-球体等。

示例：射线与球体的交点计算

假设我们有一个球体，其中心在原点，半径为1，我们想要计算从点P(3, 0, 0)发出的光线L与球体的交点。光线L的方向为(-1, -1, -1)，归一化后为(-0.577, -0.577, -0.577)。