光线追踪、光线投射、光线行进和路径追踪有啥区别？

Posted 2023-02-27

【中文标题】光线追踪、光线投射、光线行进和路径追踪有啥区别？

【英文标题】：What is the difference between ray tracing, ray casting, ray marching and path tracing?光线追踪、光线投射、光线行进和路径追踪有什么区别？

【发布时间】：2021-07-24 13:56:51

【问题描述】：

据我所知，标题中提到的所有技术都是看起来非常相似的渲染算法。所有基于光线的技术似乎都围绕着通过图像的每个像素投射光线，这些像素应该代表真实光线。这允许渲染非常逼真的图像。

事实上I am making a simple program 自己根据Raytracing in one Weekend 渲染这些图像。

现在问题是我想以某种方式命名这个程序。我使用了术语“光线追踪器”，因为这是本书中使用的术语。

不过，我听过很多不同的术语，我很想知道光线追踪、光线匹配、光线投射、路径追踪和任何其他常见的光线相关算法之间到底有什么区别。我可以在网上找到这些技术的一些比较，但他们都只比较了其中的两种，而且一些定义重叠，所以我想就这四种技术提出这个问题。

【问题讨论】：

我投票结束这个问题，因为它与编程无关

嗯，问题不在于一段代码，而是由于它是关于渲染的，它与编程密切相关，因此可能对网站用户有用。

@BDL 可能只有我一个人，但是如何澄清与编程无关的非常相似的 渲染算法 之间的区别？它甚至不需要任何教程或文档...

【参考方案1】：

我对此的理解是：

光线投射

使用光栅图像来保存场景并且通常在第一次命中时停止（没有反射和光线分裂），并且不一定在每个像素的基础上投射光线（通常是每行或每列屏幕）。其 3D 版本称为 体素空间射线投射，但地图不是体素空间，而是使用 2 个光栅图像RGB,Height。

更多信息见：

ray cast Voxel space ray casting

（后）光线追踪

这通常遵循光的物理特性，因此光线在反射和折射中分裂，我们通常在经过一定次数的命中后停止。场景使用 BR 网格或解析方程或两者来表示。

更多信息见：

GLSL 3D Mesh back raytracer GLSL 3D Volumetric back raytracer

back 意味着我们将光线从相机投射到场景（基于每个像素），而不是从光源投射到任何地方......以错误的照明为代价加快了这个过程（但这可能是在此基础上使用其他方法进行补救）...

其他的我不太确定，因为我不使用这些技术（至少在知情的情况下）：

路径追踪

是一种优化技术，可使用蒙特卡洛（随机）方法避免光线跟踪中的递归光线分裂。所以它实际上并没有分割光线，而是在两个选项之间随机选择（类似于光子在现实世界中的行为），然后将更多渲染帧混合在一起。

光线行进

是一种优化技术，通过使用 SDF（有符号距离函数）来确定沿射线的安全前进，从而加快射线追踪速度，使其不会撞到任何东西。但仅限于分析场景。