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1、什么是光线追踪技术，以及它的历史?编者按：本文作者Blake Patterson是一名全栈开发者，他在文中向我们简单科普了什么是光线追踪技术，以及它的历史。在目前的PC图形硬件中，讨论最多的技术是一项成为光线追踪（ray tracing）的渲染技术。该技术风靡的原因，都源于几年前英伟达发布的RTX开发平台，以及微软而后推出的针对DirectX 12的DirectX Raytracing（DXR） API。DXR可以让Windows开发者在3D环境中加快GPU进行实时光线追踪的速度。这对游戏爱好者来说是个重大利好，因为光线追踪可以实现更真实的光线渲染，可以在3D场景中进行现实中的动作。但是，目前
2、仅有少部分游戏能够使用DXR所支持的渲染功能，并且很少有GPU在设计时会将DXR考虑在内、将光线追踪计算的加速作为主要目标。但目前来看，光线追踪仍然热度不减，很多从业者依然愿意为此花大价钱买一台GPU。今年8月14日，英伟达发布了新一代GPU架构图灵（Turing），以下是国外某网站关于此事的报道：“英伟达于周一发布了下一代图形架构Turing，名字来源于上世纪初人工智能之父、计算机科学家Alan Turing。最新的图形处理单元（GPU）比传统图形处理工作负载量更大，其中嵌入了针对人工智能任务和一种新的图形渲染技术（称为光线追踪）的加速器。”但是，光线追踪并不是新技术。事实上，它几乎和最早的
3、3D计算机图形技术一同出现。什么是光线追踪？A.J. van der Ploeg在他的文章Interactive Ray Tracing：The Replacement of Rasterization？中这样描述：“在计算机图形中，如果我们有一个三维场景，通常我们会想知道该场景在虚拟摄像机中是如何呈现的。这种计算虚拟相机中图像的方法就称作渲染。目前渲染的标准方法是光栅化（rasterization），这是一种局部光线渲染方法。它是将从其他表面反射的光也算作在内，例如镜子中的光线。这对倒影或影子的渲染非常重要。例如，加入我们想对水面反射的场景正确建模，就需要用到全局光线渲染方法。在这种局部光线
4、渲染方法之下，水面上的光线只能由直接照射到上面的光决定，并不是场景中其他部分的光线，所以我们看不到倒影。光线追踪是对光的路径进行跟踪而工作的，例如，你在浴室想要刮胡子，屋顶的灯泡发出的光打到你的下巴上，其中有些光线被吸收，剩余光线反射出你皮肤的颜色。这书光线又经镜子反射，直到进入你的视网膜中。这就是虚拟摄像机中的光线给一个像素上色的方法。”这种技术第一次当做光线追踪使用是在1972年左右渲染某一场景。数学应用团体（MAGI）成立于1966年，原本是为了评估核辐射的暴露值，他们使用的是自己开发的软件SynthaVision。该软件包含了光线投射的概念，可以在放射物源头和其周围追踪到它的踪迹。之后，SynthaVision被用到了计算机图像生成（CGI）中，从放射物追踪变成了光线追踪，成为了第一个光线追踪系统。1972年，Robert Goldstein等人将SynthaVision用于电影和电视剧的制作中，它的第一部