光線追蹤技術是目前計算機圖形學領域的一項熱門技術，它被應用於遊戲、cg製作等領域，以提供真實渲染效果，極大地提高了渲染影象的真實感。
光線追蹤技術顧名思義，就是追蹤每一條光線的傳播路徑，以此來確定光線是否照射到乙個物體上並確定該處的顏色。由於光源發出的光線數目是無數的，所以不可能所有的光線都追蹤一遍。但是在這些光線中，實際發揮作用的光線是那些最終會發射到我們眼睛中的光線，這些光線反映了我們視覺範圍內的物體的顏色。
在計算機圖形學中，相機就是我們的眼睛，而顯示器顯示的影象就是這個相機看到的影象，這個影象由乙個個畫素點構成，因此我們要追蹤的光線就是那些通過了影象的畫素點並反射到相機中的光線，因為這些光線決定了畫素點的顏色。那怎麼確定哪些光線是沿著這條路徑反射到相機中的呢？答案是利用光路可逆的原理。我們可以反向追蹤那些反射到螢幕每個畫素上的光線，即相當於從相機向每個畫素點發射一條光線，通過追蹤這條光線的路徑就可以實現相同的效果。
經典的光線追蹤示例
二、用例圖
光線追蹤系統為開發者提供的服務包括編輯場景、設定畫面質量、渲染場景三大類。
編輯場景提供的服務可細分為在場景中新增物體，設定其位置；刪除物體；設定物體的材質，包括金屬、玻璃等材質；設定光源的位置以及光源發出的光線顏色。
設定畫面質量包括設定陰影質量，即光線的追蹤深度；調整抗鋸齒，設定多重取樣的次數。
渲染場景即將各渲染資源和渲染命令繫結到渲染流水線進行渲染，最終輸出渲染畫面。
三、業務領域建模
整個系統大致可以分為四個主要的類：相機、光線、物體、材質。
相機類包含了觀察位置、觀察範圍與觀察的中心點以及顯示區域的大小，這樣就確定了螢幕要顯示的內容。此外相機負責產生光線，根據抗鋸齒的設定會產生不同數量的光線。
光線類包含了光線的起點、傳播方向和顏色。顏色表示光線的顏色。
物體類包含了物體的頂點資訊、各個面的繪製順序、物體材質。頂點的繪製順序決定面的法線方向，從而影響面的可見性。物體類還需要提供判斷光線是否與物體的面相交的方法，如果相交，還要根據材質進行對應的反射或折射。
材質類包含了材質的名稱和衰減。衰減確定了材質對光線的吸收情況，從而確定使用該材質的物體的顏色。由材質提供光線的散射方法，該方法確定了光線在該材質上的散射方式，如鏡面反射、漫反射等。通過散射方法還會改變散射光線的顏色，以此計算光線在不同材質間散射後到達每個畫素的顏色。
四、資料建模
以下為系統的資料模型：
五、概念原型
概念是人對能代表某種事物或發展過程的特點及意義所形成的思維結論。
概念原型是一種虛擬的、理想化的軟體產品形式。
通過用例和資料模型即可得到概念原型。
在理想情況下，本系統的工作流程：
開發者進入系統->對場景進行編輯->設定光源資訊->調整渲染可選的設定->進行渲染->輸出渲染畫面。
參考：
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