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Concept
Ray tracing
Résumé
vignette|upright=1.5|Exemple d' montrant la réfraction dans cinq milieux différents : dans l'air, dans le liquide bleu, dans le liquide rouge, dans le verre et dans le tube de plastique (les images sont déformées par le changement d'indice optique).
Le lancer de rayons, ou lancer de rayon, également appelé ray tracing, est une technique de calcul d'optique par ordinateur, utilisée pour le rendu en ou pour des études de systèmes optiques. Elle consiste à simuler le parcours inverse de la lumière : on calcule les éclairages de la caméra vers les objets puis vers les lumières, alors que dans la réalité la lumière va de la scène vers l'œil.
Cette technique reproduit les phénomènes physiques (principe du retour inverse de la lumière de Fermat, lois de Snell-Descartes) que sont la réflexion et la réfraction. Une mise en œuvre naïve du ray tracing ne peut rendre compte de phénomènes optiques tels que les caustiques, l'illumination globale ou encore la dispersion lumineuse (il faut une approche plus élaborée du ray tracing, faisant appel à des techniques probabilistes de type méthode de Monte-Carlo, Metropolis ou à la radiosité pour résoudre ces problèmes).
En revanche, contrairement à d'autres algorithmes de synthèse d'image, elle permet de définir mathématiquement les objets à représenter et non pas seulement par une multitude de facettes.
Le ray tracing fut présenté pour la première fois par Arthur Appel en 1968.
vignette|redresse=1.2|Schéma présentant le principe du ray tracing : un algorithme construit une image en étendant les rayons diffusés sur un objet dans une scène 3D.
Cette technique de rendu consiste, pour chaque pixel de l'image à générer, à lancer un rayon depuis le point de vue (la « caméra ») dans la « scène 3D ». Le premier point d'impact du rayon sur un objet définit l'objet concerné par le pixel correspondant.
Des rayons sont ensuite lancés depuis le point d'impact en direction de chaque source de lumière pour déterminer sa luminosité (est-il éclairé ou à l'ombre d'autres objets ?).
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