
【化】 ray tracing
beam; light; radial; ray
【化】 light ray
【醫】 beam of light; light rays; luminous rays
【電】 tracer
光線追迹(Ray Tracing)是光學與計算機圖形學中的基礎技術術語,指通過數學模型追蹤光線在介質中的傳播路徑,模拟其折射、反射及散射行為的過程。該術語對應的英文翻譯為"Ray Tracing",其核心概念包含幾何光學計算與電磁波能量分布分析。
1. 術語定義與物理原理
從幾何光學角度,光線追迹基于費馬原理(Fermat's Principle),通過求解光程函數極值确定傳播路徑。數學表達式為:
$$
delta int_{P}^{Q} n , ds = 0
$$
其中$n$為介質折射率,$ds$為路徑微分(來源:美國光學學會《幾何光學基礎手冊》)。計算機圖形學中則采用蒙特卡洛方法模拟光線的多次反彈過程,實現全局光照效果(來源:ACM圖形學期刊)。
2. 主要應用領域
3. 技術演進
現代光線追迹算法融合了Whitted算法(1980年提出遞歸式光線投射)與雙向路徑追蹤技術(來源:IEEE計算機圖形學論文集),在光子映射(Photon Mapping)等子領域持續發展。當前實時光線追蹤技術已實現納秒級路徑計算精度(來源:NVIDIA Turing架構技術文檔)。
光線追迹(Ray Tracing)是計算機圖形學和光學領域的重要技術,其核心是通過模拟光線在場景中的傳播路徑來生成或分析圖像。以下是詳細解釋:
光線追迹又稱光線跟蹤或光迹追蹤,是一種通過追蹤光線與物體交互路徑來模拟真實光學效果的技術。它最初用于光學系統設計(如相機鏡頭、望遠鏡),後廣泛應用于三維圖形渲染。
傳統光栅化技術通過投影快速生成圖像,但難以模拟複雜光影;光線追迹通過物理級計算提升真實感,但計算量更大。
光線追迹通過模拟光線路徑實現高真實感成像,是連接物理光學與數字渲染的核心技術,其發展持續推動着視覺體驗的革新。
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