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从眼球出发追寻光线的轨迹:浅谈什么是光线追踪

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2019 年 1 月," 老黄家 "NVIDIA 终于拿出了基于最新图灵架构的甜点级显卡 RTX 2060,其最受关注的功能是让消费者能够以较低的成本,获得电脑实时光线追踪的渲染能力。诸多游戏引擎如虚幻 4,Unity 纷纷宣布将支持这项技术,并在《战地 5》等游戏中应用开来。

什么是光线追踪?从字面意思来看似乎可以理解成追踪光线的技术,而从放出的诸多演示视频来看,应用了光线追踪的画面好像有了更接近真实世界感觉的光线,画面不再像是被刻意制造出来的。那么光线追踪究竟是怎么一回事?现在可以用来做什么?

什么是光线追踪

如果用一句话来概括,光线追踪就是计算视线观察画面的路径,找到反射物和对应的发光源从而模拟出光照效果的技术。

在现实世界中光线照在物体上,会出现部分光线被吸收、部分光线反射出去、还有一部分被眼睛所看到的情况,眼镜观察到反射自物体以及周围环境的光,便能认知到物体的存在。

而光线追踪则是把显示画面的 " 镜头 " 当作人眼,射出不可见的光线投降画面中的物体,然后计算是否能和画面内光源相吻合,并根据计算出的光亮度对画面进行显示。这个过程正是在和客观的光照寻找最大公约数,从而实现尽可能真实的光照效果。

这项技术概念最初在 1969 年由 IBM 员工 Arthur Appel 提出原型,1979 年由 Turner Whitted 完善了具体实现的思路和方式,这位大佬目前正在 NVIDIA 研究事业部工作。


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