作者：洛城
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既然都是Ray開頭的，這些概念中最大的區別就是射線，具體地可以說是射線的起止點不同。
1）Ray tracing是我們常說的光線追蹤，利用光路可逆原理，從攝像機位置出發，向成像屏幕上的像素點引若干條射線，初始射線始于攝像機，終止于光線第一次與表面的交點，同樣，前面的答案里有人也提了，Ray tracing是一個遞歸的過程，射線開始于攝像機，遇到表面反彈（bounce），再引出若干條次級光線，至于path tracing，可以認為是一種具體的光線追蹤做法：在光線遇到表面需要反彈時，以表面法線為中心做一個半球，向半球上若干方向引若干條射線，再遞歸計算每條光線對該表面點的光照貢獻，具體引多少射線，每條射線的貢獻如何計算，則又根據path tracing的方法不同而有所區別。
2）Ray casting是體渲染（Volumetric rendering）的一種比較簡單的實現方法，體渲染是說我給你一個體數據（3D紋理），你如何把它在2D平面上的投影繪制出來的問題，常用的方法有錯切形變法，光線投射法，紋理映射法等。Ray casting的光線是從攝像機出發，向3D體紋理引射線，但是這只確定的光線的方向，實際上光線的起始位置是光線與體紋理的正面交點，終止位置是體紋理的背面交點。另外可能有人把Volumetric rendering和Voxelization混為一談，其實兩者是不同的東西，雖然他們都和體數據相關，但前者一般不關心體數據的來源（一般是掃描之類的方法獲取的真實數據），只是考慮在有了體數據的情況下以何種模型來渲染體數據（譬如吸收模型，單散射模型，多散射模型），同時一般來說體渲染使用的體素的大小是均勻的；而后者（Voxelization）更關心的是如何將數據表示為體素，進而使用體素的表達形式實現其他的功能（碰撞檢測，布爾操作，occlusion culling，GI等），生成的體素未必是均勻的。
3）Ray marching是所謂的光線行進，它只是一種通用的模擬方法，所以它的光線的起點和終點不能一概而論，但是它的射線和Ray casting的射線有一個共同點，就是它沿著起點開始，每隔一定間隔就停下來做一次計算，再繼續前行。具體算什么要看實現的是什么功能。至于這個間隔，有時可以是固定的，有時則是不固定的。舉幾個比較常用的例子：（1）視差貼圖（POM），它在使用Ray marching的時候，起始點是視線和模型表面的交點（但有了POM的微表面后它其實不是真正看到的點），終點是在引入了表面的視差后真正的視線交點。它有固定步長的實現和二分查找的變步長實現。（2）屏幕空間反射（SSR），它的光線起始點是shading pass當前計算的表面像素的位置，方向是視線沿著表面法線的反射方向，終點是反射光線與屏幕空間中像素的交點。（3）體積光渲染（或者類似的participating media rendering）：對于單散射模型來說，它的光線起始點是攝像機，終點是與視線相交的表面點，一般來說是固定步長的。

Ray casting 是其他三個的第一步，根據 相機/眼睛 和屏幕的位置關系計算出ray的起始點和方向。所以，舉例渲染一張800*600的圖圖，第一步經過ray casting，就產生了 800*600個蓄勢待發，等著戳向場景的ray～～

Ray Tracing: 灰常Naive的render方法，剛剛那群蓄勢待發的ray們狂奔向三維場景里的物體，戳到物體的ray就直接在其相應pixel上涂上顏色（當然要根據material和lighting算算先啦）

Path Tracing: 比ray tracing 稍微復雜點兒，更加physically based。狂奔的ray們戳到物體后不像ray tracing 一樣立即結束工作，而是根據物體材質彈彈彈～bounce bounce bounce 。ray們一路彈彈彈，累積戳到的所有物體的顏色，直到戳到light,或者ray精疲力盡走不動道兒了(reach depth)。

Ray Marching: 多用在volumetric rendering (就是云彩之類的東西)。Ray Marching 里的ray 不像前兩種那樣沖動，而是step by step的往前走，邊走邊累積顏色～。推薦個很好玩噠ray marching 網站 Shadertoy BETA

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Ray Tracing，Ray Casting，Path Tracing，Ray Marching 的区别？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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