graphics - 光线追踪会产生衍射/干涉/色散效应吗？

Question

据我了解，计算机图形学中使用的光线追踪是“几何光学”，没有考虑波动现象。

有没有办法以有效的方式包含它，或者是否有已知的技巧可以将这些概念伪造到光线追踪算法中？我直觉的回答是否定的；对于计算机间隙学目的来说，波动光学模拟速度不够快。

小更新:是否有计算机图形光线追踪算法/实现可以模拟白光在棱镜上/通过棱镜发散？

Answer 1

我从未见过使用几何光学以外的任何东西进行场景照明的图形渲染软件包，我想这主要是因为大多数时候你无法目视看到许多波浪效果，所以 GO 已经足够好了.

一些渲染器在收集步骤(计算返回观察者的光时)至少使用物理光学来解释某些现象，但不会产生蠕动波效应或干扰。

但是，肯定有很多计算电磁学软件包使用其他模型来解释此类效应，以及波效应非常重要的光子学专用软件。

其中一些软件使用基于几何光学的算法，与经典的光线跟踪方法相差不远(自适应光束跟踪，具有基于场景几何形状的光束分割、射击和弹跳光线……)。有些软件甚至利用 GPU 的并行处理能力。

然而，此类算法通常确实专门针对一种问题，并且对于任何波长或场景大小都不能很好地扩展，因为它们必须对给定类别的问题采取尽可能大胆的简化假设，以加快计算速度。

我研究了一种使用光线追踪并考虑干扰(除其他外)的算法，以交互速度模拟汽车应用中使用的雷达，但它不能用于模拟其他任何东西。还有一些建议通过光线追踪考虑衍射和爬行波效应。

这实际上是一个了解您想要模拟什么以及您感兴趣的输出特征是什么的问题，然后在性能和真实性之间进行权衡。我能想到的唯一可以在所有场景尺寸的每个波长上考虑所有波效应的实时电磁模拟器就是现实世界。 ;-)

另外不要忘记，许多计算机图形技术都来自计算电磁学。该领域有大量关于 CG 中通常被忽视的波浪效应的学术资源，以及考虑这些效应的技术解决方案。