Traçage de rayons distribué

Le traçage de rayons distribué , également appelé traçage de rayons de distribution et traçage de rayons stochastique , est un raffinement du traçage de rayons qui permet le rendu de phénomènes « doux ».

Le lancer de rayons conventionnel utilise des rayons uniques pour échantillonner de nombreux domaines différents. Par exemple, lorsque la couleur d'un objet est calculée, le lancer de rayons peut envoyer un seul rayon à chaque source lumineuse de la scène. Cela conduit à des ombres nettes, car il n'y a aucun moyen d'occulter partiellement une source lumineuse (une autre façon de dire cela est que toutes les lumières sont des sources ponctuelles et ont une surface nulle). Le lancer de rayons conventionnel génère également généralement un rayon de réflexion et un rayon de transmission par intersection. Par conséquent, les images réfléchies et transmises sont parfaitement (et généralement de manière irréaliste) nettes.

Le lancer de rayons distribué supprime ces restrictions en faisant la moyenne de plusieurs rayons répartis sur un intervalle. Par exemple, des ombres douces peuvent être rendues en répartissant les rayons d'ombre sur la zone de la source lumineuse. Des réflexions et des transmissions brillantes ou floues peuvent être rendues en répartissant les rayons de réflexion et de transmission sur un angle solide autour de la direction de réflexion ou de transmission du miroir. L'ajout de phénomènes « doux » aux images tracées par rayons de cette manière peut améliorer considérablement le réalisme, car les phénomènes nets rendus par le lancer de rayons conventionnel ne sont presque jamais vus dans la réalité.

Des effets plus avancés sont également possibles en utilisant le même framework. Par exemple, la profondeur de champ peut être obtenue en répartissant les origines des rayons sur la zone de l'objectif. Dans une scène animée, le flou de mouvement peut être simulé en répartissant les rayons dans le temps. La répartition des rayons dans le spectre permet de restituer des effets de dispersion , tels que des arcs-en-ciel et des prismes .

Mathématiquement, pour évaluer l' équation de rendu , il faut évaluer plusieurs intégrales . Le lancer de rayons conventionnel estime ces intégrales en échantillonnant la valeur de l'intégrande en un seul point du domaine, ce qui est une très mauvaise approximation, sauf pour les domaines étroits. Le lancer de rayons distribué échantillonne l'intégrande en de nombreux points choisis au hasard et fait la moyenne des résultats pour obtenir une meilleure approximation. Il s'agit essentiellement d'une application de la méthode de Monte Carlo à l'infographie 3D , et pour cette raison, il est également appelé « lancer de rayons stochastique ». Le path tracing est une technique de rendu qui combine tous ces domaines d'intégration en un seul domaine de grande dimension et l'échantillonne de manière unifiée.

• Ombres douces
• Anticrénelage
• Réflexion brillante
• Transmission brillante
• Profondeur de champ
• Flou de mouvement
• Rendu spectral

Le terme « lancer de rayons distribué » désigne également l'application de techniques de calcul distribué au lancer de rayons. Deux solutions à cette ambiguïté sont le terme « lancer de rayons distribué » pour la technique de rendu, ou le terme « lancer de rayons parallèle » en référence au calcul parallèle .