Ray-Tracing-Prinzip

Zu Beginn des Raytracing - Prozesses wird das Blickfeld der Kamera in ein Feld von zu berechnenden Bildpunkten umgewandelt. Raytracing verfolgt nun für jedes zu rasternde Pixel den Lichtstrahl und ermittelt den ersten Schnittpunkt mit dem Objekt. Dieser wird auch Primärstrahl genannt. Von diesem Punkt aus werden weitere Strahlen ausgesendet, die nach einfallenden Lichtstrahlen suchen. In dieser Phase wird geprüft, ob das Objekt mit reflektierenden oder lichtbrechenden Eigenschaften ausgestattet ist oder ob Schatten vorkommen. Diese Strahlen, auch Sekundärstrahlen genannt, werden je nach Materialeigenschaft nach dem Reflexionsgesetz bzw. dem Brechungsgesetz berechnet. Diese Sekundärstrahlen treffen gegebenenfalls neue Objektpunkte, an denen gleich verfahren wird.

Die Abbildung zeigt das Prinzip des Raytracing an einer kleinen Beispiel-Szene:
Der Strahl trifft zuerst auf ein semitransparentes Objekt auf. Dieses Objekt lässt einen Transmissionsanteil T und einen Reflexionsanteil r zu. Der Transmissionsanteil wird durch das Objekt hindurch weiter verfolgt und trifft wiederum auf ein opakes (rotes) Objekt. Der reflektierte Anteil versucht ebenfalls Licht aufzusammeln und trifft zuerst auf ein blaues und dann auf ein grünes opakes Objekt. Dort wo ein Strahl auf eine Objektoberfläche trifft, wird zur Lichtquelle zurückgerechnet. Diese Strahlen werden auch Schattenfühler genannt. Erreichen diese die Lichtquelle nicht, liegt der betreffende Objektpunkt im Schatten eines blockierenden Objektes. Die Rückverfolgung kann nicht endlos berechnet werden. Wie oft ein Strahl zurückverfolgt wird, wird durch die Raytracingtiefe angegeben. Die Anzahl der Lichtstrahlen und somit die Renderzeit ist nicht nur von der Raytracingtiefe sondern auch von der Auflösung des Bildes und von der Anti-Aliasing Einstellung abhängig.

Module, die für die Durchführung vorausgesetzt werden

Ergänzende und vertiefende Module