Ray tracing: differenze tra le versioni

Versione delle 22:04, 27 nov 2023

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In natura, una sorgente di luce emette un raggio che viaggia fino a raggiungere una superficie che ne interrompe il tragitto. Si può pensare al raggio come ad un fascio di [[fotone|fotoni]] che viaggia sulla stessa linea. Nel [[Vuoto (fisica)|vuoto assoluto]] questo raggio seguirebbe una linea retta. In realtà, una qualsiasi combinazione di questi tre risultati si può verificare: [[assorbimento (ottica)|assorbimento]], [[riflessione (ottica)|riflessione]] e [[rifrazione]]. Una superficie può riflettere tutto o parte del raggio di luce, in una o più direzioni. Può anche assorbire parte del raggio, causando una perdita di intensità della luce riflessa/rifratta. Se la superficie ha proprietà di [[Trasparenza e traslucenza|trasparenza o traslucenza]], convoglierà una porzione di luce dentro se stessa, in una direzione diversa rispetto a quella causata dall'assorbimento di una parte (o tutto) lo [[spettro elettromagnetico|spettro ottico]] (ed eventualmente alterandone il colore). Sommando i valori di assorbimento, riflessione e rifrazione, si ottiene esattamente la potenza del raggio entrante. Una superficie non può, ad esempio, assorbire il 66% del raggio entrante, e rifletterne il 50%, dal momento che la somma darebbe 116%.<ref>Vedi la [[Legge di conservazione dell'energia]]</ref> Partendo da qui, i raggi riflessi e/o rifratti possono colpire altre superfici, dove verranno assorbiti, riflessi e rifratti (di nuovo). Alcuni di questi raggi, alla fine del viaggio, colpiscono il nostro occhio, permettendoci di vedere la scena e contribuendo al disegno dell'immagine finale.

=== Algoritmo di Rayray casting ===

Il primo algoritmo di ray casting (in opposizione a quello di ray tracing) venne presentato da [[Arthur Appel]] nel [[1968]]. L'idea di fondo del ray casting consiste nel far partire i raggi dall'occhio, uno per [[pixel]], e trovare il più vicino oggetto che ne blocca il percorso (occorre pensare ad un'immagine come ad una grata, in cui ogni quadrato corrisponde ad un pixel). L'oggetto colpito è quello che l'occhio vede attraverso quel pixel. Usando le proprietà del materiale e gli effetti della luce nella scena, questo algoritmo è in grado di determinare il colore dell'oggetto. Questa supposizione è fatta pensando che una superficie è visibile se il raggio la raggiunge senza essere bloccato o in ombra. Il colore della superficie viene calcolato usando i tradizionali [[Shader|shading model]] presenti in [[Computer grafica]]. Un importante vantaggio offerto dal ray casting rispetto al più vecchio [[scanline rendering|algoritmo di scanline]], è la sua capacità di gestire con semplicità superfici solide o non-piane, come ad esempio [[Cono (solido)|coni]] e [[sfera|sfere]]. Se una superficie matematica può essere colpita da un raggio, il ray casting è in grado di disegnarla. Oggetti complicati possono essere creati utilizzando tecniche di [[modellazione solida]], e facilmente renderizzati.