Ray Tracing（光线追踪）与 Ray Casting（光线投射）
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Ray Casting（光线投射）
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定义：一种从观察点（如摄像机）向场景中每个像素投射单条光线，找到最近可见物体的渲染技术。
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核心任务：确定像素对应的物体表面颜色，通常仅计算直接光照（如材质颜色或简单阴影）。
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复杂度：时间复杂度为O(N⋅R)，其中 N 是光线数（像素数），R 是场景物体数。
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Ray Tracing（光线追踪）
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定义：一种递归追踪光线路径的算法，模拟光线与物体的多次交互（反射、折射、散射等），以计算全局光照效果。
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核心任务：求解光线在场景中的多次弹射路径，最终累积所有光照贡献（直接光、间接光）。
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复杂度：时间复杂度为O(N⋅R⋅DK)，其中 D 是递归深度，K 是分支因子（如每次弹射生成多条光线）。
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| 特征 | Ray Casting | Ray Tracing |
|---|---|---|
| 光线数量 | 单条主光线（无递归） | 主光线 + 多次反射/折射光线（递归） |
| 光照计算 | 仅直接光照（无全局效果） | 直接 + 间接光照（镜面、焦散等） |
| 复杂度 | 低（适合实时渲染） | 高（需高性能硬件或离线渲染） |
| 视觉效果 | 简单阴影、无反射/折射 | 逼真反射、折射、软阴影、全局光照 |
| 典型应用 | 早期3D游戏、体素渲染 | 电影特效、高端游戏、物理仿真 |
| 历史背景 | 1968年首次提出（如Appel算法） | 1979年由Turner Whitted完善 |
路径追踪（Path Tracing）是 Ray Tracing 的的一种实现方式 ，更适合复杂光照（如漫反射全局光照）。