我們只看到的最后一節(jié)的一個(gè)計(jì)算機(jī)圖像科學(xué)中的關(guān)鍵問題是為每個(gè)像素決定它們的正確顏色，然后唯一方式是平均所有撞擊像素的有色光。但是我們?nèi)绾握业竭@些光線呢，它們又是什么顏色呢？確實(shí)，所謂的光線的'顏色'又到底指的是什么呢？

"光線的顏色"并不難定義。我們可以把光線想象成一個(gè)直線路徑，一個(gè)由光粒子(光子)所穿過空間。在物理世界，光子攜帶能量，當(dāng)光子進(jìn)入眼睛的時(shí)候，它所攜帶的能量會(huì)被視網(wǎng)膜上的接收器轉(zhuǎn)化接收。我們所接收到光子的顏色接近它所攜帶的能量。不同的顏色因而通過不同的光子們所攜帶的能量進(jìn)入我們的視網(wǎng)膜。

一種討論光子能量的方式是把它當(dāng)做震動(dòng)能量來看。即使光子不會(huì)在任何物理環(huán)境下"震動(dòng)"，震動(dòng)為描述光子能量提供了一個(gè)有用的數(shù)學(xué)和直觀模型。在震動(dòng)光子模型中，不同的震動(dòng)速度與不同的能量相關(guān)，因此與不同的顏色聯(lián)系起來了。因?yàn)檫@個(gè)緣故，我們經(jīng)常將特定的顏色稱為具有特定的頻率。另一種描述震動(dòng)速度的方法與波長(zhǎng)的概念密切相關(guān)。舉個(gè)例子，我們可以談?wù)擃l率并說我們的眼睛只對(duì)360-830太赫茲的有反應(yīng)。(簡(jiǎn)稱:THz 1THz=1012每秒),或者。我們可以談?wù)摬ㄩL(zhǎng)并描述成相同的范圍，360-830納米。數(shù)學(xué)公式中，通常會(huì)用f來表示光子的頻率。并用λ來表示它的波長(zhǎng)。

通常來說，每一個(gè)單位頻率都有與其相關(guān)聯(lián)的能量。且因此讓我們可以看到與其關(guān)聯(lián)的顏色。但是顏色是可以合并在眼睛的底片中的；舉個(gè)例子，如果一個(gè)紅色光子和一個(gè)綠色光子同時(shí)到達(dá)眼睛，我們將會(huì)感知到兩個(gè)顏色的混合色-黃色。

考慮在圖像中有一個(gè)特定像素，三維場(chǎng)景中的哪一個(gè)光子和這個(gè)像素聯(lián)系；

光子必須要從光源出發(fā)。畢竟，你把底片放到完全黑暗的房間里，它也沒法感光。沒有光帶著信息能量打到底片上。打開臺(tái)燈，燈泡的作用就是向各個(gè)方向發(fā)射光子，讓光子和物體碰撞。感受一下光子如何最終為圖片做貢獻(xiàn)的，讓我們跟蹤一小部分特定的光子。

光反彈滿整個(gè)房間，我們不會(huì)考慮一些細(xì)節(jié)的事物，畢竟那些細(xì)節(jié)討論可以塞滿整本書。

讓我們開始光線追蹤，簡(jiǎn)單來說，從燈泡觸發(fā)的光子中A,B,C,D,E這幾種光子分別進(jìn)行了反射，能夠到達(dá)圖形平面，或者說眼睛的只有B,C,D這三種。這就是光線追蹤。我們跟蹤了光子反彈整個(gè)房間的的運(yùn)動(dòng)路徑，更具體地說，我們完成了前光線追蹤。這就是，我們跟著光子們從他們的起點(diǎn)直到場(chǎng)景中，跟著他們的路徑方向前進(jìn)，就像光子們本身需要運(yùn)行的軌跡那樣。