Śledzenie promieni to metoda renderowania trójwymiarowych (3D) obrazów grafiki komputerowej w celu stworzenia obrazu, który jest jak najbardziej realistyczny. Ta metoda jest używana podczas renderowania i niekoniecznie wpływa na sposób modelowania lub teksturowania sceny lub obiektu. Proces renderowania zazwyczaj obejmuje promienie, które są generowane w celu symulacji ścieżki, jaką obiera światło podczas interakcji z obiektami, aby dokładniej przeanalizować, jak obiekty będą odbijać, załamywać i pochłaniać światło. Ray tracing może tworzyć renderowane sceny o niezwykłym realizmie, ale proces ten jest również dość intensywny sprzętowo i nie jest powszechnie używany w grafice czasu rzeczywistego.
Proces tworzenia sceny w 3D przy użyciu grafiki komputerowej zazwyczaj obejmuje cztery lub pięć głównych kroków: modelowanie obiektów, zastosowanie oświetlenia i pozycji kamery, w razie potrzeby animację, tworzenie i nakładanie tekstur na obiekty, a następnie renderowanie sceny. Każdy z tych kroków może zająć dużo czasu, a cały proces zwykle składa się z znacznie większej liczby elementów, niż zostało to omówione w tej analizie. Ostatnim etapem tego procesu, renderowaniem, jest wykorzystanie ray tracingu, aby renderowany produkt był znacznie bardziej realistyczny.
W prawdziwym świecie ludzie postrzegają otaczające ich obiekty dzięki oddziaływaniu światła z tymi obiektami, a następnie odbieraniu ich przez ludzkie oczy. Światło może zazwyczaj oddziaływać na jeden z czterech głównych sposobów: absorpcja, odbicie, załamanie i fluorescencja. Śledzenie promieni wykorzystuje dość złożone algorytmy, aby odtworzyć to zachowanie i umożliwić jak najbardziej realistyczną interakcję obiektów w scenie ze światłem. Osoba lub zespół tworzący modele sceny 3D, tekstury oraz tworzące źródła światła i kamerę w scenie, a następnie renderowanie można wykonać za pomocą ray tracingu.
Zamiast oceniać, w jaki sposób światło przemieszcza się ze źródła światła do obiektów i wchodzi w interakcję z tymi obiektami, często łatwiej jest pracować wstecz od kamery i wyobrazić sobie światło emitowane przez kamerę, wchodzące w interakcję z obiektami i ostatecznie kończące się w świetle źródło. Pozwala to na ignorowanie promieni światła, które nie zostałyby uchwycone przez aparat, zamiast marnowania mocy obliczeniowej na aspekty sceny, które nie będą renderowane. Śledzenie promieni skutecznie śledzi ścieżkę, którą obierają promienie świetlne, gdy wchodzą w kontakt z obiektami w scenie, a następnie kreśli ostateczne ścieżki, które te promienie obierają, gdy zbliżają się do kamery na płaszczyźnie dwuwymiarowej.
Ta płaszczyzna to obraz, który jest tworzony i wyświetlany za pomocą renderowania ze śledzeniem promienia wodzącego. Uzyskany obraz jest znacznie bardziej realistyczny, jeśli chodzi o oświetlenie i sposób, w jaki światło pada na obiekty o różnych kształtach i wykonane z materiałów o wysokim współczynniku odbicia lub załamania. Szkło, polerowany metal i polerowane tworzywo sztuczne to wszystkie rodzaje materiałów, które dzięki tej linii mogą wyglądać znacznie bardziej realistycznie niż wiele innych form renderowania.
Proces analizy tych promieni świetlnych jest jednak dość pracochłonny, a większość komputerów w przeszłości nie miała wystarczającej mocy obliczeniowej, aby to zrobić. Właśnie dlatego ray tracing jest używany przede wszystkim w przypadku wstępnie renderowanych scen w 3D, takich jak nieruchome obrazy samochodów w reklamach lub sceny w filmie. Z drugiej strony, renderowanie w czasie rzeczywistym dla gier wideo zazwyczaj wykorzystuje prostsze formy renderowania, aby umożliwić renderowanie sceny podczas gry.