¿Qué es el trazado de rayos?

El trazado de rayos es una tecnología que calcula la trayectoria del campo visual y encuentra el reflector y la fuente de luz correspondiente para simular el efecto de iluminación. En el mundo real, cuando la luz incide sobre un objeto, parte de la luz es absorbida, parte se refleja y parte es vista por el ojo, y la presencia del objeto se reconoce cuando la luz reflejada por el objeto y su entorno es observada por los prismáticos. El trazado de rayos consiste en utilizar la "lente" de la pantalla como si fuera el ojo humano, emitiendo luz invisible para iluminar el objeto en la pantalla, y luego calcular si coincide con la fuente de luz en la pantalla, y según el brillo de la luz calculado, mostrar la imagen en la pantalla. Este concepto tecnológico fue propuesto originalmente en 1969 por Arthur Appel, empleado de IBM, quien desarrolló un prototipo. En 1979, Turner Whitted perfeccionó la implementación específica de la idea y el método. La llegada del trazado de rayos permite simular la luz en la imagen sin calcular la iluminación global; solo es necesario calcular la parte del ojo que percibe el contenido y, posteriormente, procesarla, lo que reduce significativamente los recursos necesarios para renderizar la imagen con el mismo nivel de luz. Antes de la implementación de la tecnología de trazado de rayos en tiempo real en las tarjetas gráficas de las computadoras personales, los juegos necesitaban simular el rendimiento de la luz para mejorar el impacto del juego, pero el rendimiento de la computadora no podía soportar la cantidad de procesamiento de luz. Por ello, los desarrolladores de juegos idearon diversas formas de simular la mayor cantidad posible de luz en el juego para lograr un efecto de iluminación convincente. Ya en el trabajo pionero de FPS "Doom", se introdujo la simulación de disparos con balas, pero esto todavía era muy elemental en el cuerpo del enemigo fuera del fuego y la escena no hizo más simulación. Después de la generación del clásico "Half-Life 2", La introducción de más cálculos de iluminación de escena, cada ataque puede sentir el cambio de luz y sombra, que se calcula en el momento de los cambios de sombra provocados por el efecto de iluminación, la escena también carece de más cálculos de iluminación. Posteriormente, los desarrolladores encontraron una solución más económica y eficaz: el prerrenderizado. En la pantalla de cada mapa, se precalcula la iluminación necesaria para cada pantalla, cargando directamente el mapa correspondiente. Luego, se calcula una pequeña cantidad de luz en tiempo real, logrando así un efecto visual bastante bueno. Algunos se preguntarán: si la misma computadora calcula la imagen, ¿por qué los efectos de las películas, especialmente las de ciencia ficción, tienen una iluminación más realista? Porque primero utilizaron el trazado de rayos. Sí, en las computadoras personales con trazado de rayos, hace algunos años, la industria cinematográfica introdujo esta tecnología para mejorar la iluminación de las imágenes. En lugar de la intensa exigencia de renderizar 30 o incluso 60 fotogramas por segundo, las imágenes de las películas podrían tardar decenas de minutos o incluso horas en renderizarse un solo fotograma en un clúster de potentes ordenadores, logrando efectos de iluminación comparables a los del mundo real.