Principe du lancer de rayons

Au cours de l'article concernant la radiosité, nous avons abordé le principe de dualité onde-particule de la lumière. Si la radiosité est basée sur l'aspect ondulatoire de la lumière, le ray-tracing est entièrement fondé sur une vision particulaire.

Le principe de la vision est le suivant : Les sources de lumière (lampes, soleil...) émettent des rayons lumineux. Ces rayons viennent frapper les objets qui en réfléchissent une partie, en fonction de leurs propriétés physiques ("leur matériau"). Parmi tous les rayons lumineux, une partie va (directement ou après réflexion sur les objets) parvenir à l'oeil et former une image sur la rétine.

Il serait illusoire de vouloir appliquer ce principe informatiquement. Une infime partie de la lumière émise parvient à l'oeil de l'utilisateur. La majorité de la lumière "se perd" dans la nature. La technique du lancer de rayon tente de reconstituer le parcours inverse de la lumière, en partant de l'oeil et en allant vers les sources.

Figure 1 : lancer de rayon et image virtuelle

Pour cela, on place une image virtuelle dans la scène devant l'observateur (c'est cette image qui s'affichera sur votre écran). Pour chacun des pixels qui constituent l'image, on lance un rayon partant du point de vue (l'observateur) passant par le pixel (son centre ou un autre point au hasard). La couleur de pixel traversé va être déterminée en suivant le cheminement du rayon lancé jusqu'aux sources lumineuses de la scène 3D.