零依赖实现光线追踪算法

光线追踪(Ray Tracing)是计算机图形学中最经典、最优雅的渲染技术之一。它通过模拟光线在场景中的传播过程,能够生成具有真实感的图像——包括精确的阴影、镜面反射、透明折射等效果。从皮克斯的动画电影到如今支持 RTX 的游戏,光线追踪技术无处不在。
本文基于 GAMES101(闫令琪)Lecture 13-14 的内容,从理论到实践,系统介绍光线追踪的核心原理。我们将不依赖任何图形库,仅使用 Python 的基础数学运算,从零实现一个完整的光线追踪渲染器。通过这个case,可以深入理解:
- 光线如何与几何体求交
- Whitted-Style 递归光线追踪的工作原理
- 反射、折射、阴影的数学本质
- 从像素到图像的完整渲染流程
最终,我们将从零开始手写光线追踪算法的实现,不过我的是Python版本,嘿嘿~ 反正原理都一样的