简单理解光线追踪

在过去的一个周，读完了《Ray Tracing in One Weekend》并且用Rust完整地实现了文章中的效果。对于经典的光线追踪逻辑，也有了宏观上的理解。

简单来讲，假设我们要将一个场景渲染成一张1920x1080的图片。光线追踪，就是从摄相机出发，经过每一个像素，向场景中发射一条光线，这条光线会撞到场景中某一个物体上某一个点。这条光线的强度，会产生一定的衰减，然后再次被散射出去。而散射出去后，可能又会撞到另一个物体上的某个点，再次衰减，再次被散射。不断递归这个过程。

每次撞到一个点，就可以计算这个点的颜色。在整个过程中，所有撞到的点的颜色叠加，就是这个像素最终的颜色。光线上的散射，也就是递归的过程，不会是无限的，一般由我们定义递归深度，也就是散射多少次后，就停。或者没有撞到任何物体时，也会直接停止递归，返回背景或天空盒颜色。

看下面图中的右边图示部分

下面是来自维基百科光线追踪条目中的伪代码

对图像中的每一个像素 {
  创建从视点通过该像素的光线
  初始化最近T 为无限大，最近物体为空值

  对场景中的每一个物体 {
     如果光线与物体相交 {
        如果交点处的t 比最近T 小 {
           设置最近T 为交点的t 值
           设置最近物体为该物体
        }
     }
  }

  如果最近物体为空值{
     用背景色填充该像素
  } 否则 {
     对每个光源射出一条光线来检测是否处在阴影中
     如果表面是反射面，生成反射光；递归
     如果表面透明，生成折射光；递归
     使用最近物体和最近T 来计算着色函数
     以着色函数的结果填充该像素
  }
}

上面所描述的，是光线追踪的宏观过程，真正产品中的光线追踪，还会有很多很多的细节。
例如，每一个点的颜色，是由材质决定的，不同的材质，吸收光的程度不一样，散射光的程度也不一样。例如木块和玻璃。点的颜色，还要加上场景中的灯光影响，等等。

光线追踪的计算量很大，上面的教程中，只是渲染一张图，而这只能算是一帧。在游戏中，流畅的画面至少要达到30帧，所以，需要硬件的加速。

在学习的过程中，涉及到的一些数学计算，虽然代码实现出来了，但是并没有透彻地理解，对于我来说，这一点还需要加强。

工程源代码: https://github.com/imoegirl/raytracing-rs

最终渲染图: