Распределенная трассировка лучей , также называемая трассировкой распределения лучей и стохастической трассировкой лучей , представляет собой усовершенствованную версию трассировки лучей , которая позволяет визуализировать « мягкие» явления.
Традиционная трассировка лучей использует одиночные лучи для выборки множества различных областей. Например, при вычислении цвета объекта трассировка лучей может отправлять один луч на каждый источник света в сцене. Это приводит к резким теням, поскольку источник света не может быть частично перекрыт (другой способ сказать, что все источники света являются точечными источниками и имеют нулевую площадь). Обычная трассировка лучей также обычно создает один луч отражения и один луч пропускания на каждое пересечение. В результате отраженные и проходящие изображения получаются идеально (и обычно нереалистично) четкими.
Распределенная трассировка лучей снимает эти ограничения за счет усреднения нескольких лучей, распределенных по интервалу. Например, мягкие тени можно визуализировать, распределяя теневые лучи по области источника света. Глянцевые или размытые отражения и пропускания можно визуализировать путем распределения лучей отражения и пропускания под телесным углом относительно направления зеркального отражения или пропускания. Добавление «мягких» явлений к изображениям с трассировкой лучей таким образом может значительно повысить реалистичность, поскольку резкие явления, создаваемые обычной трассировкой лучей, почти никогда не наблюдаются в реальности. [ нужна цитата ]
Более продвинутые эффекты также возможны с использованием той же структуры. Например, глубины резкости можно добиться, распределив источники лучей по площади линзы. В анимированной сцене размытие при движении можно имитировать путем распределения лучей во времени. Распределение лучей в спектре позволяет визуализировать эффекты дисперсии , такие как радуга и призмы .
Математически, чтобы вычислить уравнение рендеринга , необходимо вычислить несколько интегралов . Традиционная трассировка лучей оценивает эти интегралы путем выборки значения подынтегральной функции в одной точке области, что является очень плохим приближением, за исключением узких областей. Распределенная трассировка лучей производит выборку подынтегрального выражения во многих случайно выбранных точках и усредняет результаты для получения лучшего приближения. По сути, это применение метода Монте-Карло к трехмерной компьютерной графике , и по этой причине его также называют « стохастической трассировкой лучей». Трассировка пути — это метод рендеринга, который объединяет все эти области интеграции в единую многомерную область и унифицирует ее.
Термин распределенная трассировка лучей также относится к применению методов распределенных вычислений для трассировки лучей. Два решения этой двусмысленности — это термин « трассировка распределения лучей» для техники рендеринга или термин «параллельная трассировка лучей» применительно к параллельным вычислениям .