Praca magisterska BVH

6 Technika śledzenia promieni
punkcie przecięcia jednego promienia ze sceną może zostać wygenerowanych
bardzo wiele nowych promieni, które dalej są rekursywnie śledzone,
w związku z tym złożoność obliczeniowa tej metody jest ogromna, pozwala
ona jednak uzyskać najbardziej realistyczne obrazy, a w nich takie efekty jak:
miękkie cienie, globalne oświetlenie sceny, mieszanie kolorów przy odbiciach,
głębię ostrości, czy kaustyki;
Schematy działania wyżej opisanych metod przedstawione są na rysunku 1.1,
a przykładowe obrazy pokazujące różnice w uzyskanych obrazach widoczne są
na rysunku 1.2.
1.1.1. Algorytm rzutowania promieni
Podstawowy algorytm rzutowania promieni jest bardzo prosty. Składa się z kilku
niżej opisanych kroków.
Dla każdego piksela p z płaszczyzny obrazu ip wykonaj kolejno:
1. wygeneruj promień r z kamery c przechodzący przez piksel p
2. znajdź najbliższe przecięcie i promienia r ze sceną s
3. dla obliczonego przecięcia i oblicz kolor col (generując promień cienia i śledząc
jego ścieżkę)
4. zapisz kolor col w pikselu p
Algorytmy rekurencyjnego, czy rozproszonego śledzenia promieni nie różnią
się zbytnio od wyżej opisanego. Najważniejszą różnicą jest sposób obliczania natężenia
oświetlenia w punkcie przecięcia oraz liczba śledzonych promieni i długości
ścieżek mających wpływ na kolor danego piksela. Właśnie od liczby promieni
i długości ścieżek zależy liczba wywołań funkcji szukającej najbliższego przecięcia
promienia ze sceną. Wywołania tej funkcji pochłaniają najwięcej czasu tego
algorytmu. Więcej o złożoności znajduje się w kolejnym punkcie.
1.1.2. Złożoność
Złożoność metody śledzenia promieni można oszacować w prosty sposób rozbijając
algorytm na mniejsze składowe:
• generowanie promienia przechodzącego przez dany piksel obrazu, jest zwykłą
operacją różnicy dwóch punktów w przestrzeni 3D (czyli jest to kilka
mnożeń i dodawań);
• obliczanie koloru piksla także odbywa się w czasie stałym, jednak czasem,
gdy mamy do czynienia z teksturami, potrzebnych jest nieco więcej operacji;