Quelle est la différence entre le Ray Tracing et le Path Tracing ?

Les technologies dans l’univers de la 3D se développent d’année en année pour créer un réalisme à couper le souffle dans les jeux vidéo, films d’animation mais aussi en rendu d’architecture. Vos logiciels de visualisation 3D suivent cette évolution pour vous proposer des techniques qui rendront vos projets plus vrais que nature tels que le shadow mapping, le shaders, le path tracing ou encore le ray tracing.

Dans cet article nous allons vous présenter deux technologies phares de ces dernières années qui pourraient tout changer dans vos rendus 3D d’architecture : le path tracing et le ray tracing.

I. Qu’est-ce que le Ray Tracing ?

Le Ray Tracing permet de calculer en temps réel, grâce à la technologie RTX, les rebonds des rayons de lumière pour réaliser des rendus réalistes plus simplement et rapidement. Cette technologie génère des rayons lumineux dans le sens inverse du sens naturel, c’est-à-dire de la caméra vers la source de lumière. Ces rayons se reflètent sur toutes les surfaces qu’ils rencontrent.

Pour en savoir plus, rendez-vous sur cet article qui vous expliquera en détail comment fonctionne le Ray Tracing.

I. Qu’est-ce que le Ray Tracing ?

Pour en savoir plus, rendez-vous sur cet article qui vous expliquera en détail comment fonctionne le Ray Tracing.

II. Qu’est-ce que le Path Tracing ?

Le path tracing ou traçage de chemin est une technique de lancer de rayons pour déterminer l’illumination globale d’une scène 3D. Cette technique consiste à lancer des rayons de lumière dans des directions aléatoires depuis la caméra jusqu’aux surfaces les plus proches. A chaque impact, la source de lumière rebondit en perdant de l’intensité à chaque rebond jusqu’à devenir complètement sombre ce qui créera une ombre.

De nombreux calculs sont réalisés grâce à une équation vectorielle avec des paramètres définis en fonction de l’emplacement de la caméra et des pixels de votre rendu. Si un rayon interagit avec un objet, alors un autre calcul sera effectué pour déterminer quelle sera la couleur du pixel (en fonction de la luminosité et des couleurs autour de celui-ci). Cette technique n’a pas de limites dans sa quantité de rebonds et votre rendu obtiendra une luminosité réaliste et précise (ombres, reflets …).

Ray Tracing
Path Tracing

Les rayons sont tracés de la caméra à travers la scène et la couleur et l’intensité de la lumière sont calculées à chaque pixel en simulant la façon dont la lumière interagit avec les objets et les surfaces qu’elle rencontre.
Réalise des calculs en temps réel grâce aux RTX
Génère une image en traçant le chemin de la lumière lorsqu’elle rebondit sur les objets
Produit des images plus réalistes grâce à la réflexion et la réfraction
Gère des scènes complexes avec de nombreux objets
Permet de générer des reflets à l’infini

Chaque pixel de l’image finale est rendu en traçant un chemin de lumière à travers la scène (de la caméra vers la source de lumière)
Effectue un calcul de la lumière avant de rendre votre projet
Un grand nombre de rayons sont tracés pour chaque pixel
C’est une technique qui trace le chemin de la lumière à travers une scène en suivant des rayons lumineux individuels
Est plus précis grâce à la présence de nombreux rayons lumineux qui fournissent plus d’informations sur les éléments présents dans la scène

III. Les avantages et inconvénients

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Ray Tracing

Path Tracing

Avantages

Permet une esthétique et un réalisme de qualité

Est utile pour réaliser des calculs sur une surface qui couvre de nombreux pixels

Est efficace pour gérer la réflexion, la réfraction, les ombres douces, la profondeur de champs …

Réalise de nombreux calculs pour une bonne précision et de nombreux détails

Permet des calculs en temps réel grâce à la technologie RTX

Il est possible de créer l’effet miroir (un miroir qui se reflète dans une vitre et vice versa)

Peut-être utilisé pour des calculs de lumière complexes

Calcule plusieurs pixels à la fois

Prend en charge les projections géométriques de la caméra et la sortie multi-lumière

Inconvénients

Il utilise des ressources de calculs très importantes vous aurez alors besoin de matériel assez puissant

Il traite seulement 1 pixel à la fois

Les rayons de lumière caustiques sont compliqués à rendre

Le temps de calcul est plus lent et les lancés de rayons ne sont pas précis

Un grand nombre d’échantillons de pixels aura un impact direct sur les performances de rendu

Les rayons de lumières des scènes d’intérieur ont besoin d’un calcul plus complexe

Reflète des objets dans un seul objet (par exemple : les objets se reflèterons sur les vitres et non sur le miroir de la salle de bain)

III. Les avantages et inconvénients

Ray Tracing

Avantages

Permet une esthétique et un réalisme de qualité
Est utile pour réaliser des calculs sur une surface qui couvre de nombreux pixels
Est efficace pour gérer la réflexion, la réfraction, les ombres douces, la profondeur de champs …
Réalise de nombreux calculs pour une bonne précision et de nombreux détails
Permet des calculs en temps réel grâce à la technologie RTX
Il est possible de créer l’effet miroir (un miroir qui se reflète dans une vitre et vice versa)

Inconvénients

Il utilise des ressources de calculs très importantes vous aurez alors besoin de matériel assez puissant
Il traite seulement 1 pixel à la fois
Les rayons de lumière caustiques sont compliqués à rendre

Path Tracing

Avantages

Peut-être utilisé pour des calculs de lumière complexes
Calcule plusieurs pixels à la fois
Prend en charge les projections géométriques de la caméra et la sortie multi-lumière

Inconvénients

Le temps de calcul est plus lent et les lancés de rayons ne sont pas précis
Un grand nombre d’échantillons de pixels aura un impact direct sur les performances de rendu
Les rayons de lumières des scènes d’intérieur ont besoin d’un calcul plus complexe
Reflète des objets dans un seul objet (par exemple : les objets se reflèterons sur les vitres et non sur le miroir de la salle de bain)

IV. Lequel choisir ?

Ces deux technologies sont bien distinctes. En effet, le Ray Tracing calcule précisément et en temps réel l’intersection entre vos différentes sources de lumière alors que le Path Tracing réalise des calculs approximatifs et parfois longs, des rayons de lumière projetés.

Le Ray Tracing vous permet d’obtenir un rendu plus réaliste et est plus efficace pour gérer la réflexion, la réfraction, les ombres … Cependant, il utilise des ressources de calculs très importantes vous aurez donc besoin d’un matériel assez puissant, entre autres, vous aurez besoin de la carte graphique NVIDIA RTX.

Le Path tracing, bien que nécessitant moins de ressources, a la limite de n’avoir des effets de réflexion que sur une seule surface. A l’opposé, le Ray Tracing permettra d’avoir une réflexion à l’infini grâce aux nombreux calculs réalisés, il vous permettra alors d’avoir des rendus beaucoup plus réalistes et détaillés.

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