Ray tracing — Glossaire
Ce glossaire regroupe les termes essentiels du ray tracing vus dans la série. Chaque définition est courte, concrète, et renvoie vers l'article qui l'approfondit. Garde la page en favori — c'est la référence quand un terme t'échappe.
Prérequis
Aucun. Ce glossaire fonctionne en page indépendante, en complément de n'importe quel article de la série Ray tracing — les fondations.
Absorption
Un des trois destins d'un photon qui frappe la matière : son énergie est convertie (souvent en chaleur) et il disparaît. C'est l'absorption sélective de certaines longueurs d'onde qui donne sa couleur à un objet. Voir : 02 — Lumière, couleur, matière
Conducteur
Famille de matériaux (les métaux) qui interagissent fortement avec la lumière et la renvoient surtout par réflexion spéculaire. À opposer aux diélectriques. Voir : 02 — Lumière, couleur, matière
Diélectrique
Matériau isolant électrique (verre, plastique, bois, eau). Peut être opaque ou transparent ; c'est dans cette famille qu'on trouve la transmission de la lumière. Voir : 02 — Lumière, couleur, matière
Discriminant
Le terme b² − 4ac de l'équation du second degré de l'intersection rayon-sphère. Son signe dit tout : négatif → le rayon manque la sphère ; nul → tangent ; positif → entre et ressort.
Voir : 04 — Implémenter l'algorithme
Eye tracing (tracé depuis l'œil)
Stratégie qui consiste à lancer les rayons depuis l'œil vers la scène, plutôt que depuis la lumière. Chaque rayon est garanti utile, ce qui rend l'algorithme praticable. C'est le fondement du ray tracing. Voir : 03 — Tracer à l'envers
Field of view (champ de vision)
L'angle d'ouverture de la pyramide de vision. Plus il est large, plus on voit de scène (effet grand-angle) ; plus il est étroit, plus on zoome (effet téléobjectif). Sert à calculer la direction des rayons primaires. Voir : 01 — Projection perspective · 06 — Ray tracer minimal
Fresnel (équations de)
Les équations qui donnent la proportion de lumière réfléchie (Kr) contre transmise (Kt) sur une surface, en fonction de l'angle de vue. Expliquent pourquoi un lac est transparent à vos pieds et miroir à l'horizon.
Voir : 05 — Réflexion et réfraction
Indice de réfraction
Grandeur d'un matériau qui mesure de combien il plie la lumière (≈ 1,33 pour l'eau, 1,5 pour le verre). Entre dans la loi de Snell-Descartes et dans le calcul de Fresnel. Voir : 05 — Réflexion et réfraction
Intersection (test d')
Le calcul qui détermine si — et où — un rayon rencontre un objet. C'est l'opération la plus coûteuse du rendu. Pour une sphère, elle se résout par une équation du second degré. Voir : 04 — Implémenter l'algorithme
Light tracing (tracé depuis la lumière)
Stratégie naïve qui simule les photons depuis la source. Physiquement correcte mais inutilisable seule : une fraction infime des rayons atteint l'œil, donc un gaspillage massif de calcul. Voir : 03 — Tracer à l'envers
MAX_RAY_DEPTH (profondeur de récursion)
La limite imposée au nombre de rebonds d'un rayon réfléchi ou réfracté. Sans elle, deux miroirs face à face feraient boucler le calcul à l'infini. Valeur typique : 3 à 5. Voir : 05 — Réflexion et réfraction · 06 — Ray tracer minimal
Normale
Le vecteur perpendiculaire à une surface en un point. Indispensable pour calculer l'ombrage, la direction d'un reflet et celle d'un rayon réfracté. Pour une sphère, elle pointe du centre vers le point touché. Voir : 04 — Implémenter l'algorithme · 05 — Réflexion et réfraction
Path tracing
Généralisation du ray tracing qui suit de longs chemins de lumière à travers de multiples rebonds. Permet les effets réalistes difficiles : caustiques, éclairage indirect, débordement de couleurs. Voir : 03 — Tracer à l'envers
Photon
La particule élémentaire de lumière dans le modèle utilisé en infographie. Voyage en ligne droite et, en frappant la matière, est absorbé, réfléchi ou transmis. Voir : 02 — Lumière, couleur, matière
Plan image
La surface plane sur laquelle la scène 3D se projette — la « toile » du rendu. Conceptuellement, une coupe rectangulaire dans la pyramide de vision. Chaque point du plan correspond à un pixel. Voir : 01 — Projection perspective
PPM (format)
Format d'image trivial : un en-tête texte suivi des valeurs RGB brutes des pixels. Sans compression ni dépendance, c'est la sortie idéale d'un ray tracer minimal. Voir : 06 — Ray tracer minimal
Projection perspective
La technique géométrique qui aplatit la 3D en 2D en traçant des droites des objets vers l'œil. Donne l'illusion de profondeur : les objets lointains se projettent plus petits. Voir : 01 — Projection perspective
Rasterization
L'autre grande famille de rendu, celle des cartes graphiques et des jeux vidéo. Projette les triangles sur l'écran et remplit les pixels. Plus rapide que le ray tracing, mais moins fidèle à la physique de la lumière. Voir : 00 — Introduction
Rayon primaire (rayon caméra)
Le premier rayon lancé depuis l'œil à travers un pixel. Son rôle : trouver le premier objet visible dans cette direction. Aussi appelé rayon de visibilité. Voir : 03 — Tracer à l'envers · 04 — Implémenter l'algorithme
Réflexion
Le rebond d'un rayon sur une surface : l'angle d'incidence égale l'angle de réflexion, de part et d'autre de la normale. Rendue par un rayon récursif lancé dans la direction réfléchie. Voir : 05 — Réflexion et réfraction
Réfraction
Le pliage de la lumière qui traverse un matériau transparent, régi par la loi de Snell-Descartes. Responsable de l'effet « paille cassée » dans un verre d'eau. Voir : 05 — Réflexion et réfraction
Shading (ombrage)
Le calcul de la couleur d'un point une fois qu'on sait qu'il est visible. Distinct du problème de la forme (la projection). C'est là que se joue le réalisme : lumière, matière, reflets. Voir : 01 — Projection perspective · 04 — Implémenter l'algorithme
Shadow ray (rayon d'ombre)
Rayon lancé d'un point touché vers la source de lumière, pour savoir s'il est éclairé ou dans l'ombre. S'il rencontre un obstacle avant la lampe, le point est dans l'ombre. Voir : 03 — Tracer à l'envers · 04 — Implémenter l'algorithme
Snell-Descartes (loi de)
La loi n₁·sin(θ₁) = n₂·sin(θ₂) qui régit l'angle d'un rayon réfracté au passage entre deux milieux d'indices différents.
Voir : 05 — Réflexion et réfraction
Transmission
Un des trois destins d'un photon : il traverse la matière au lieu d'être absorbé ou réfléchi. Propre aux diélectriques transparents (verre, eau), et à l'origine de la réfraction. Voir : 02 — Lumière, couleur, matière
Trace (fonction)
La fonction récursive au cœur d'un ray tracer : prend un rayon et une profondeur, trouve l'objet touché, gère ombre, réflexion et réfraction, et renvoie une couleur. S'appelle elle-même pour les rebonds. Voir : 06 — Ray tracer minimal
Pour aller plus loin
- La leçon d'origine de cette série : Scratchapixel, 3D Computer Graphics Primer. scratchapixel.com
- Les deux papiers fondateurs : Appel, Some Techniques for Shading Machine Renderings of Solids (1968) et Whitted, An Improved Illumination Model for Shaded Display (1980).
- Construire un ray tracer pas à pas : Peter Shirley, Ray Tracing in One Weekend (gratuit).
- La référence exhaustive du rendu physique : Physically Based Rendering (Pharr, Jakob, Humphreys), intégralement en ligne et gratuit.