Il ray tracing è un metodo per il rendering di immagini di computer grafica tridimensionali (3D) per creare un’immagine il più realistica possibile. Questo metodo viene utilizzato durante il rendering e non influisce necessariamente sul modo in cui una scena o un oggetto viene modellato o strutturato. Il processo di rendering in genere coinvolge i raggi generati per simulare il percorso della luce quando interagisce con gli oggetti, al fine di analizzare in modo più accurato come gli oggetti rifletteranno, rifrangono e assorbiranno la luce. Il ray tracing può creare scene renderizzate di notevole realismo, ma il processo è anche piuttosto intensivo per l’hardware e non è stato comunemente utilizzato per la grafica in tempo reale.
Il processo di creazione di una scena in 3D utilizzando la computer grafica in genere prevede quattro o cinque passaggi principali: modellazione degli oggetti, applicazione dell’illuminazione e delle posizioni della telecamera, animazione se necessario, creazione e applicazione di trame agli oggetti e quindi rendering della scena. Ciascuno di questi passaggi può richiedere molto tempo e il processo complessivo di solito è costituito da molti più componenti di quelli discussi in questa analisi. La fase finale di questo processo, il rendering, è quando il ray tracing può essere utilizzato per rendere il prodotto renderizzato molto più realistico.
Nel mondo reale, le persone percepiscono gli oggetti intorno a loro a causa della luce che interagisce con quegli oggetti e quindi viene ricevuta dagli occhi delle persone. La luce può tipicamente interagire in uno dei quattro modi principali: assorbimento, riflessione, rifrazione e fluorescenza. Il ray tracing utilizza algoritmi abbastanza complessi per replicare questo comportamento e consentire agli oggetti in una scena di interagire con la luce nel modo più realistico possibile. La persona o il team che creano una scena 3D modella, trame e crea fonti di luce e una telecamera all’interno di una scena, quindi il rendering può essere eseguito utilizzando il ray tracing.
Piuttosto che valutare come la luce viaggia da una fonte di luce agli oggetti e interagisce con quegli oggetti, è spesso più facile lavorare a ritroso dalla fotocamera e immaginare che la luce venga emessa dalla fotocamera, interagisca con gli oggetti e alla fine finisca alla luce fonte. Ciò consente di ignorare i raggi di luce che non verrebbero catturati dalla fotocamera, invece di sprecare potenza di elaborazione su aspetti della scena che non verranno renderizzati. Il ray tracing traccia efficacemente il percorso che i raggi di luce prendono quando entrano in contatto con gli oggetti nella scena, quindi traccia i percorsi finali che questi raggi prendono quando si avvicinano alla fotocamera su un piano bidimensionale.
Questo piano è l’immagine che viene creata e visualizzata utilizzando il rendering del ray tracing. L’immagine risultante è molto più realistica per quanto riguarda l’illuminazione e il modo in cui la luce gioca su oggetti di varie forme e realizzati con materiali altamente riflettenti o rifrangenti. Vetro, metallo lucido e plastica lucida sono tutti tipi di materiali che possono apparire molto più realistici con questo tracciato rispetto a molte altre forme di rendering.
Tuttavia, il processo di analisi di questi raggi di luce è piuttosto laborioso e la maggior parte dei computer non ha storicamente la potenza di elaborazione per farlo. Questo è il motivo per cui il ray tracing è stato utilizzato principalmente per scene pre-renderizzate in 3D, come immagini fisse di automobili per pubblicità o scene di un film. Il rendering in tempo reale per i videogiochi, d’altra parte, ha utilizzato in genere forme di rendering più semplici per consentire il rendering della scena durante il gioco.