raytracing

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Resumen (Abstract)—Se explican los fundamentos básicos del método de RayTracing, antecedentes, características y efectos logrados con esta técnica asi como desventajas. Optimizaciones al algoritmo y nuevos efectos logrados con estas optimizaciones. Reseña de los fabricantes que han logrado ejecutar raytracing en tiempo real.

Palabras clave— Algoritmo ray tracing, Método de MonteCarlo, Raytracing en tiempo real

I. INTRODUCCIÓN
LA técnica del Ray-tracing es muy importante en la Computación Gráfica ya que permite generar imágenes muy reales especialmente en cuanto a efectos de reflexión, refracción, objetos semitransparentes y sombras. Esta técnica fue ideada conceptualmente hace mucho tiempo y sigue siendo utilizada, aunque con varias optimizaciones. El gran costo computacionalhabía imposibilitado su utilización en tiempo real, por lo cual la técnica quedó limitada a la producción de videos y animaciones. Sin embargo, a partir del año 2005 surgió la posibilidad de realizar renders con R.T en tiempo real, dando inicio a una nueva era de desarrollo de este método.

II. Fundamentos del Ray-Tracing
A. Antecedentes
Los orígenes de Ray-Tracing datan de 1637.Originalmente fue utilizado como marco de trabajo teórico en un experimento realizado por Rene Descartes. Este experimento consistía en un esfera de vidrio llena de agua, esta se observaba y de acuerdo con los conocimientos de reflexión y refracción se logro demostrar que si el sol se encuentra a 42 grados respecto al observador se forma el arcoíris.
Las nociones del Ray-Tracing a nivel computacionalempezaron en 1969, en 1980 aparece el paradigma del Ray-Tracing el cual engloba en un solo proceso, la refracción, reflexión, sombras y la remoción de superficies ocultas.

Este proceso crea imágenes “Súper Reales”, a un coste computacional muy alto. En la década de los 80 se investigo en acerca de cómo reducir el coste de este algoritmo así como mejorar su eficiencia.

B. Funcionamiento delalgoritmo

La técnica del Ray-Tracing es la manera mas sencilla de seguir el camino de un rayo de luz en la escena, esta técnica consiste en punto de vista o cámara (el observador) lanzar un rayo de luz infinitamente delgado a través de cada pixel hacia la escena siguiendo el camino del rayo, si este rayo intercepta un objeto en la escena se calcula si hay reflexión o refracción del rayo de luz en elobjeto, si la hay se realiza recursivamente con cada rayo de luz que sale del objeto. hasta que el rayo llega a una fuente de luz, en el proceso de intercepción del rayo de luz con los objeto también se hace el computo para el sombreado y si la superficie es visible o no. Como cada rayo de luz se considera infinitamente delgado se considera que estos no esparcen la reflexión ni la refracción.Pseudo-codigo del Ray-Tracing:

Para cada pixel de la imagen{
Crear un rayo desde el punto de visión a través del pixelActual
Inicializar NearestT al INFINITO y NearestObject a NULL
Para cada objeto de la escena {
Si el rayo intercepta el objetoActual{
Si t de la intersección es menor que NearestT {
Poner NearestT = t de laintersección
Poner NearestObject a objetoActual
}
}
}
Si NearestObject = NULL{
Rellenamos pixelActual con el color de fondo
}
Sino{
Lanzar un rayo a cada foco de luz para comprobar las sombras
Si la superficie es reflectiva, generar un rayo reflectivo (recursivo)
Si la superficie es transparente, generarun rayo refractante (recursivo)
Usar NearestObject y NearestT para computar la función de sombreado
Rellenar este pixel con el color resultante de la función de sombreado
}
}

C. Interseccion de objetos

La parte mas costosa de este algoritmo es el cálculo de las intersecciones de rayos con los objetos, si se hace una implementación ingenua como comparar cada rayo...