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实时光线追踪
资料介绍
一、什么是实时光线追踪
光线追踪是一种通过模拟光线物理传播路径，计算像素颜色以生成高度真实感图像的渲染技术。传统的光线追踪技术多用于离线渲染领域，比如电影特效、静态效果图制作等，这类场景对渲染速度要求较低，允许花费数小时甚至数天时间渲染单帧画面。而实时光线追踪则是指能够在每秒生成数十帧画面的速度下完成光线追踪计算，满足互动场景（如电子游戏、实时可视化）的帧率要求的渲染技术。
简单来说，离线光线追踪是"先计算好再播放"，实时光线追踪是"一边计算一边显示"，能够跟用户的操作实时互动，这也是二者最核心的区别。
二、实时光线追踪的技术原理
基础光线追踪逻辑
传统光栅化渲染是将三维模型的顶点投影到二维屏幕上，再逐片元计算颜色，这种方法是从"摄像机出发"反向映射场景，难以精准计算光线弹射、反射折射这类全局光照效果。
而光线追踪的核心逻辑是从摄像机出发，向屏幕的每个像素发射一条 primary ray（主光线），当主光线击中场景中的物体后，会根据物体表面材质属性，计算后续的光线弹射：如果是光滑反射材质，就发射反射光线；如果是透明材质，就发射折射光线；如果是漫反射材质，就会向半球方向发射多条采样光线，直到光线击中光源，或者超出弹射次数上限后终止计算，最终叠加所有光线的贡献得到像素最终颜色。
实时光线追踪需要在极短的时间内完成每帧数百万甚至数亿条光线的求交与计算，因此必须在传统光线追踪的基础上做大量优化。
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