El trazado de rayos distribuidos , también llamado trazado de rayos de distribución y trazado de rayos estocástico , es un refinamiento del trazado de rayos que permite la representación de fenómenos "suaves".
El trazado de rayos convencional utiliza rayos únicos para muestrear muchos dominios diferentes. Por ejemplo, cuando se calcula el color de un objeto, el trazado de rayos puede enviar un solo rayo a cada fuente de luz de la escena. Esto conduce a sombras nítidas, ya que no hay forma de que una fuente de luz esté parcialmente ocluida (otra forma de decir esto es que todas las luces son fuentes puntuales y tienen un área cero). El trazado de rayos convencional también genera típicamente un rayo de reflexión y un rayo de transmisión por intersección. Como resultado, las imágenes reflejadas y transmitidas son perfectamente (y generalmente poco realistas) nítidas.
El trazado de rayos distribuido elimina estas restricciones al promediar varios rayos distribuidos en un intervalo. Por ejemplo, se pueden generar sombras suaves distribuyendo rayos de sombra sobre el área de la fuente de luz. Las transmisiones y reflejos brillantes o borrosos se pueden generar distribuyendo rayos de reflexión y transmisión en un ángulo sólido alrededor del reflejo del espejo o la dirección de transmisión. La adición de fenómenos "suaves" a las imágenes con trazado de rayos de esta manera puede mejorar enormemente el realismo, ya que los fenómenos nítidos generados por el trazado de rayos convencional casi nunca se ven en la realidad. [ cita requerida ]
También son posibles efectos más avanzados utilizando el mismo marco. Por ejemplo, la profundidad de campo se puede lograr distribuyendo los orígenes de los rayos sobre el área de la lente. En una escena animada, el desenfoque de movimiento se puede simular distribuyendo los rayos en el tiempo. La distribución de rayos en el espectro permite la representación de efectos de dispersión , como arco iris y prismas .
Matemáticamente, para evaluar la ecuación de representación , se deben evaluar varias integrales . El trazado de rayos convencional estima estas integrales muestreando el valor del integrando en un solo punto del dominio, lo cual es una muy mala aproximación, excepto para dominios estrechos. El trazado de rayos distribuido muestrea el integrando en muchos puntos elegidos al azar y promedia los resultados para obtener una mejor aproximación. Es esencialmente una aplicación del método Monte Carlo a los gráficos por computadora en 3D , y por esta razón también se le llama " trazado de rayos estocástico ". El trazado de ruta es una técnica de renderizado que combina todos estos dominios de integración en un dominio único de alta dimensión y lo muestrea de forma unificada.
Dominios de integración
- Sombras suaves
- Anti-aliasing
- Reflexión brillante
- Transmisión brillante
- Profundidad de campo
- Desenfoque de movimiento
- Representación espectral
El término trazado de rayos distribuidos también se refiere a la aplicación de técnicas de computación distribuida al trazado de rayos. Dos resoluciones a esta ambigüedad son el término trazado de rayos de distribución para la técnica de renderizado, o el término trazado de rayos paralelos en referencia a la computación paralela .