Cos'è ray tracing?

Il Ray Tracing è una tecnica di rendering utilizzata nella computer grafica per generare immagini realistiche simulando il comportamento fisico della luce. In sostanza, traccia il percorso dei raggi di luce che partono dall'occhio (o dalla camera virtuale) fino alla scena, determinando il colore di ogni pixel in base a ciò che quel raggio colpisce.

Ecco alcuni concetti chiave relativi al ray tracing:

• Tracciamento dei raggi primari: Il processo inizia con il lancio di un raggio dalla telecamera attraverso ogni pixel dello schermo. Questo è il "raggio%20primario".
• Intersezione con oggetti: Il raggio primario viene testato per l'intersezione con tutti gli oggetti presenti nella scena. L'oggetto più vicino che viene colpito determina il colore iniziale del pixel.
• Raggi secondari: Se il raggio primario colpisce una superficie riflettente o rifrattiva, vengono generati "raggi%20secondari" (ad esempio, raggi riflessi e raggi rifratti) che tracciano il percorso della luce dopo l'interazione con la superficie.
• Illuminazione: Per calcolare l'illuminazione di un punto sulla superficie, vengono lanciati "raggi%20ombra" (o raggi di luce) verso le sorgenti luminose per determinare se il punto è in ombra. L'illuminazione tiene conto della luce diretta, delle ombre e delle proprietà del materiale dell'oggetto.
• Ricorsione: Il processo di tracciamento dei raggi secondari può essere ripetuto ricorsivamente per simulare riflessioni e rifrazioni multiple, creando immagini estremamente realistiche. La profondità della ricorsione è un parametro chiave per controllare la qualità e le prestazioni del rendering.
• Modelli di illuminazione: Il ray tracing utilizza diversi "modelli%20di%20illuminazione" (ad esempio, Phong, Blinn-Phong) per calcolare il colore finale di un punto sulla superficie.
• Accelerazione dello spazio: Per velocizzare il processo di intersezione dei raggi con gli oggetti, vengono utilizzate strutture di "accelerazione%20dello%20spazio" come alberi BVH (Bounding Volume Hierarchy) o KD-trees.

Vantaggi del Ray Tracing:

• Realismo: Produce immagini molto realistiche simulando accuratamente il comportamento della luce.
• Riflessioni e rifrazioni: Gestisce naturalmente riflessioni e rifrazioni complesse.
• Ombre morbide: Può generare ombre morbide e realistiche.
• Illuminazione globale: Facilita l'implementazione di tecniche di illuminazione globale come la Global Illumination (GI) e la Caustica.

Svantaggi del Ray Tracing:

• Costo computazionale: È computazionalmente intensivo, il che può rendere il rendering in tempo reale difficile senza hardware specializzato.
• Rumore: Può produrre immagini rumorose (con "macchie") che richiedono tecniche di denoise.
• Complessità dell'implementazione: Richiede una certa competenza per implementare efficientemente.

Applicazioni:

• Effetti visivi cinematografici e televisivi
• Rendering di prodotti e architetture
• Giochi (con l'ausilio di hardware dedicato, come le schede grafiche RTX di NVIDIA e le Radeon RX di AMD)

In sintesi, il ray tracing è una tecnica di rendering potente ma computazionalmente costosa che produce immagini estremamente realistiche simulando il comportamento fisico della luce.