光束穿透与荫罩的区别

在光线追踪和计算机图形学中，光束穿透和荫罩是两种不同的方法，用于在场景中模拟光线的传播。

光束穿透

光束穿透是一种使用光线追踪的方法，它通过跟踪从摄像机发出的光线，并寻找经过的每个表面直到光线完全被吸收或反射，来确定场景中哪些部分可见。

光束穿透方法的优点是能够准确地计算阴影和镜面反射，可用于生成高质量的图像。但是，它需要精细的计算和大量的计算资源，因此不适用于实时应用程序。

以下是使用光束穿透的示例代码片段：

# Pseudo code for ray tracing with shadow rays
for each pixel in image:
    send a ray from camera to pixel
    for each object in scene:
        if ray intersects object:
            calculate shadow ray from intersection point to light source
            if shadow ray intersects object between intersection point and light source:
                pixel is in shadow
                break
            else:
                pixel is lit by light
                calculate reflected ray and continue tracing
        else:
            pixel has background color

荫罩

荫罩是一种更加简单的方法，它使用场景中的灯光和物体来计算阴影。经过光线追踪渲染的场景非常逼真，但实时应用中渲染大场景所需的时间太长，因此通常使用荫罩方法。

荫罩方法的原理是确定每个像素是否在物体的阴影下，并为具有不同亮度的像素着色。该方法只需考虑每个像素与光线的交点，因此比光束穿透方法更快。

以下是使用荫罩的示例代码片段：

# Pseudo code for shading with shadow mapping
for each light in scene:
    create depth map from light's point of view
for each pixel in image:
    determine position in world space and depth
    for each light in scene:
        transform position and compare depth to shadow map
        if position is not in shadow:
            calculate surface color and add to final pixel color
        else:
            pixel is in shadow, add shadow color to final pixel color

结论

光束穿透和荫罩两种方法各有利弊。光束穿透方法可以生成高质量的图像，但在实时应用中无法使用。荫罩方法速度更快，适用于实时应用，但是在阴影和镜面反射等方面不如光束穿透方法精确。因此，开发人员需要根据应用程序的需求选择适当的光线追踪方法。