引入光線追蹤目的：
- 因為光柵化不能很好地處理全局效果，例如：
- 軟陰影:光柵化需要經過兩個過程才能形成軟陰影;
- Glossy 反射:既有反射，又有本身材質的粗糙性影響；
- 間接反射:光線在空間中會反射很多次，很難渲染。
- 光柵化速度快，但是質量並不好，表現得是相似的東西；光線追蹤很精確，效果很真實，不過速度很慢。（光柵化可以達到實時，但是光線追蹤需要離線。）
第一部分：光線追蹤算法基礎
一、光線定義：
- 光線沿着直線傳播。（本課程不考慮光的波動性）
- 光線之間如果交叉不會互相碰撞。（假設）
- 光線從光源發出可以到達人眼。（但是物理上認為光線在路徑你轉不變—— Reciprocity（光可逆性））
二、光線投射（Ray Casting）
（一）定義
- 通過將光源逐像素投射生成一張圖片。
- 通過投射光線檢查陰影。
（二）生成過程
下圖例子是照射一個透明物體，會分別產生 ② 折射光線和 ④反射光線，在分別照射出去為③、投射到物體上。最后將照射在物體上的幾個黑點連接到點光源（light source），如果未被遮擋，則疊加計算到從eye point（camera point）中投射出來的像素中。使用着色模型（例如：Blin Phong模型）進行着色。
觀察上圖，可知四根shadow rays，其中長方形投射的光線被三角形擋住，因此該像素點為其他那根光線的累加值。
（三）光線等式
光線通過原點（O點）和方向（\(\overrightarrow d\)）決定。公式如下：
（四）光線和球面角點
光線：\(r\left(t\right) = o +td,0 \leq t < \infty\)
球面：$ p:(p-c)^2 - R^2 = 0$
交點P: 交點P必須同時滿足射線方程和球面方程。
求解交點：\((o+td-c)^2 - R^2 = 0\)
求解交點P過程
