Raytracing

Raytracing

Le raytracing est une technique de rendu qui simule la façon dont la lumière se déplace dans le monde réel. Au lieu de traiter les polygones ligne par ligne comme le rendu scanline, le raytracing envoie des rayons depuis la caméra à travers chaque pixel et calcule ce qu'ils touchent. Lorsqu'un rayon touche une surface, le moteur de rendu calcule la couleur en fonction du matériau, puis envoie des rayons supplémentaires pour les réflexions, les réfractions et les ombres.

L'algorithme de base du raytracing est étonnamment simple. Pour chaque pixel de l'image, vous envoyez un ou plusieurs rayons depuis la position de la caméra à travers ce pixel dans la scène. Vous trouvez la première surface que chaque rayon touche. Ensuite, vous calculez la couleur à ce point en évaluant le matériau et l'éclairage. Pour les surfaces réfléchissantes, vous faites rebondir le rayon et continuez. Pour les surfaces transparentes, vous réfractez le rayon et continuez.

Le raytracing gère naturellement des effets qui sont difficiles avec le rendu scanline. Les réflexions sont précises car le rayon rebondit sur la surface à l'angle correct. Les ombres sont précises car le moteur de rendu vérifie si une source lumineuse est visible depuis le point de la surface. Les réfractions à travers le verre et l'eau fonctionnent correctement. Le résultat est beaucoup plus réaliste que le rendu scanline, en particulier pour les scènes avec un éclairage complexe.

L'inconvénient du raytracing est la performance. Envoyer des rayons pour chaque pixel, puis envoyer plus de rayons pour les réflexions et les ombres, nécessite une puissance de calcul énorme. Les premières images raytracées prenaient des heures à rendre même pour des scènes simples. Le matériel moderne avec des cœurs de ray tracing dédiés, comme Nvidia RTX, a rendu possible le raytracing en temps réel, mais il reste plus coûteux que la rastérisation traditionnelle.

Le raytracing est le fondement de la plupart des moteurs de rendu VFX modernes. Arnold, RenderMan, V-Ray et Cycles utilisent tous le raytracing comme algorithme principal. La différence entre eux réside dans la façon dont ils optimisent le processus de ray tracing, dont ils gèrent les rebonds multiples et dont ils réduisent le bruit. Mais le concept fondamental d'envoyer des rayons depuis la caméra est le même pour tous.