【前言】
? ? ? ? CORONA渲染器使用路徑追蹤來渲染圖像。什么是路徑追蹤呢？路徑追蹤是一種渲染算法，它通過跟蹤來自攝像機的獨立光路來計算最終圖像。
? ? ? ? 本來我想洋洋灑灑寫一篇通俗易懂的文章，后來，我在網上看到了一位從事動畫電影特效工作的網友，他寫的一篇關于路徑追蹤文章，內容非常好。我感覺那就是我想寫的文章，這使我無法動筆了。所以，特意去掉的C++語言部分，部分轉載給大家。
【轉載】
轉載地址：http://ymuhua.com
? ? ? ?光線追蹤的渲染技術已經被大量運用到現在的電影產業中，我們身邊也出現了大量光線追蹤的渲染器，Arnorld，Vray，Houdini的mantra，Maxwell、Corona等等。它出現的目的也是為了追求更真實的物理效果。
? ? ? ? 光線追蹤算法中，一個物體要被觀察者（camera）看到要具備兩個因素。其一，就是要有光，物體不被光照到我們是看不到，其二，就是當然要有物體，光被物體反射入觀察者眼中才能被看到。所以，光線追蹤算法就是計算光線和物體交互，碰撞檢測的算法。
? ? ? ? ?光線追蹤算法分為兩種：正向追蹤算法和反向追蹤算法。其中，正向追蹤算法是大自然的光線追蹤方式，即由光源發出的光經環境景物間的多次反射、透射后投射到景物表面，最終進入人眼。
? ? ? ? 反向追蹤算法正好相反，它是從觀察者的角度出發，只追蹤那些觀察者所能看見的表面投射光。就目前而言，所有3D制作軟件的光線追蹤算法都是采用反向追蹤法，原因是這種算法能夠最大程度地節省計算機的系統資源，而且不會導致渲染質量的下降。
? ? ? ? 為什么反向追蹤快呢？我們玩走迷宮，是正走快，還是反走快？
? ? ? ? 反向追蹤法就是從觀察者開始向場景中射出光線，當光射出后打到物體上后，我們再從那個被擊中的點所在表面在射出光線（我們假設稱作陰影光線或光源光線）。如果這光源光線被射出后遇到了場景中的光源。那么我們就能看到這個物體，又或者這光源光線又打到了另外一個物體上 ，那么我們看到的這個物體就在陰影中。
? ? ? ? 接下來我們來介紹柵格化（Rasterization）。就是將圖轉化為一個個柵格組成的圖象
? ? ? ? 為什么要柵格化，因為我們知道我們的電腦屏幕是由像素點組成。目前主流的像素已經1920*1080。也就是說，我們的屏幕橫向有1920個像素，然后叢向有1080個像素點。
? ? ? ? 所以，我們要將三維的模型投射到屏幕上面，然后將每個像素點填充上一個相對硬的顏色，就好比一個圓是由多個網格組成。當然了，網格細分越高，顯示精度也越好。
? ? ? ? 光線追蹤的靈魂所在就在于光線。所以，我們基于屏幕的每個像素點射出去一個光線。如果射出去的光線碰到了障礙物（模型），我們就能將這個像素點填充上相應障礙物的信息（根據燈光，物體材質）。如果什么都沒碰到，那么相對因的像素就什么都不顯示（背景顏色）。
? ? ? ? 現在我們知道了，每個像素到底看到了什么。然后我們通過重復的遍歷屏幕上的每個點，那么一個球就出現在屏幕上了。是不是很好理解？
好了，下面我用為代碼來簡單介紹一下一個簡單的渲染器的工作流程。省略........
? ? ? ?影響一個像素點顏色由三個通道來表示，R（紅），G（綠），B（藍）也就是這三個通道來表示，我們知道通過這三個顏色組合，我們可以得到所有的顏色。比如紅色+藍色=紫色。
? ? ? ?我們現在定義每個顏色通道為8位，也就是2^8。他表示范圍為0-255。0表示最小值，255表示最大值。所以
黑色：0，0，0
紅色：255，0，0
綠色：0，255，0
藍色：0，0，255
白色：255，255，255
那么問題來了，如何來決定某個像素的值呢：
? ? ? 它由多個因素來決定的。請看下圖：
? ? ? ?我們簡單來分析： 首先一束光射出去，我們打到一個物體上，
? ? ? ? 如果打到一個物體向光面上，那么我們會根據物體的材質（物體本體顏色，對光的漫反射，對其他物體的反射）來計算像素點材質。
? ? ? ?如果打到一個背光面上，那么這就是陰影。
? ? ? ?如果什么都沒打到那么，那么他就是個背景顏色。
? ? ? ? 畢竟在光線追蹤影響物體顏色的因素太多了，因為光線是在空間中不停的反彈。有直接反射，間接反射，理論上來說如果計算時間足夠長，那么得到的結果就無限接近真實效果，但是時間和效果往往是矛盾的，我們如何在有限的時間中得到盡量真實的效果就是我們之后要做的。
【后記】
? ? ? ?看完這篇圖文并茂的文章，你是否明白CORONA渲染器的光線追蹤是怎么回事了吧？再次感謝作者的好文章。喜歡的朋友可以到該作者的網站上去看他更多的文章。
