Raytracing

Raytracing

Il raytracing è una tecnica di rendering che simula il modo in cui la luce viaggia nel mondo reale. Invece di elaborare i poligoni riga per riga come nel rendering scanline, il raytracing spara raggi dalla telecamera attraverso ogni pixel e calcola cosa colpiscono. Quando un raggio colpisce una superficie, il renderer calcola il colore in base al materiale e poi spara raggi aggiuntivi per riflessioni, rifrazioni e ombre.

L'algoritmo base del raytracing è sorprendentemente semplice. Per ogni pixel nell'immagine, spari uno o più raggi dalla posizione della telecamera attraverso quel pixel nella scena. Trovi la prima superficie che ogni raggio colpisce. Poi calcoli il colore in quel punto valutando il materiale e l'illuminazione. Per le superfici riflettenti, rimbalzi il raggio e continui. Per le superfici trasparenti, rifrangi il raggio e continui.

Il raytracing gestisce naturalmente effetti che sono difficili con il rendering scanline. Le riflessioni sono accurate perché il raggio rimbalza sulla superficie all'angolo corretto. Le ombre sono accurate perché il renderer controlla se una sorgente luminosa è visibile dal punto della superficie. Le rifrazioni attraverso vetro e acqua funzionano correttamente. Il risultato è molto più realistico del rendering scanline, specialmente per scene con illuminazione complessa.

Lo svantaggio del raytracing è la performance. Sparare raggi per ogni pixel, e poi sparare più raggi per riflessioni e ombre, richiede un'enorme potenza di calcolo. Le prime immagini raytracciate impiegavano ore per essere renderizzate anche per scene semplici. L'hardware moderno con core di ray tracing dedicati, come Nvidia RTX, ha reso possibile il raytracing in tempo reale, ma è ancora più costoso della rasterizzazione tradizionale.

Il raytracing è il fondamento della maggior parte dei renderer VFX moderni. Arnold, RenderMan, V-Ray e Cycles usano tutti il raytracing come algoritmo principale. La differenza tra loro sta in come ottimizzano il processo di ray tracing, come gestiscono rimbalzi multipli e come riducono il rumore. Ma il concetto fondamentale di sparare raggi dalla telecamera è lo stesso per tutti.