非即時繪製（pre-rendering）指利用前製運算所產生的影像，而非即時於硬體 運算產生的影像。以基於物理的光線追蹤（ray tracing）產生影像，概念如圖 2.1，
從投影平面的每個像素點（pixel）產生光線，對場景中的每個物體作交點測試。
若光線與物體相交，則根據物體的位置決定是否位於陰影處，並且，依物體的材 質作出折、反射反應，產生第二條光線進行下一層的追蹤。由於每個光源都會發 出無數條光線作追蹤，所以，非即時繪製的主要缺點在於要付出許多時間進行運 算。
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圖 2.1 光線追蹤示意圖 [14]
針對室內設計選擇光線追蹤的非即時繪製法原因是：光線追蹤對於光影效果 的優秀表現，以及對於材質表現的高細緻度。以下就幾個層面討論光線追蹤與普 遍應用於即時運算的光柵化（rasterization）方法的差異。在陰影的計算上，採用 光柵化的非即時繪製基本概念以陰影貼圖（shadow mapping）呈現，會產生鋸齒
（aliasing）的問題。如圖 2.2，左圖於角色眼睛下方的陰影處，邊緣有嚴重的鋸 齒。為改進陰影瑕疵問題，光柵化衍伸出像是：百分比漸進過濾（percentage closer filtering）、層疊陰影貼圖（cascaded shadow map）等多種方法。百分比漸進過濾指 每當對陰影貼圖進行一次採樣時，就對相鄰的圖素（texel）進行採樣，對相鄰圖 素全部進行比較，並將比較結果作線性過濾後回傳一個介於0 與 1 之間的浮點數。
透過百分比漸進過濾的方法使得陰影邊界變圓滑，但在與光源夾角較小的平面之 處仍可見出現陰影貼圖的圖素的條紋問題。層疊陰影貼圖作法將相機的可視範圍 從近到遠分割成多個子視錐，每個視錐繪製一張陰影貼圖，讓近處陰影比遠處陰 影精細。但是，當場景越大，貼圖越多就越會造成記憶體空間的浪費。相較於光 柵化的方法，以物理性質作為實作概念的光線追蹤加上反鋸齒（anit-aliasing）效
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果如圖 2.2 中間的圖，得到相對圓滑的陰影，右圖為光線追蹤加上柔和陰影（soft shadow）讓陰影更柔和、自然。在折、反射效果上，光柵化以環境貼圖（environment mapping）作反射，這種計算方法在近處無法達到相互反射（interreflection）。如圖 2.2，左圖環境貼圖對於近處並未作出反射，右圖為光線追蹤根據物理性質的相互 反射效果。運算更為複雜的折射，光柵化目前還難以呈現出精準的效果，相較之 下，光線追蹤略勝一籌。
圖 2.2 陰影示意圖（左）環境貼圖（中）光線追蹤（右）柔和陰影 [15]
圖 2.3 折射效果示意圖（左）光柵化（右）光線追蹤 [3]
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在照明效果方面，光柵化欲實現空間中的照明效果可用光傳遞體積（light propagation volume）此類方法實現，此方法為不需要預先計算的動態全域照明演 算法，在體積數據中計算傳播。此方法的缺點為性能較慢，欲在虛擬實境中達到 完全擬真的互動應用，必須詳加考慮畫面更新以及即時運算的延遲問題。光線追 蹤的部分是以光子的概念模擬照明。在真實世界中，光源發散出光子（photon）
於空間中運行。當物體接受到來自光源發出的光線，與光子碰撞會形成直接照明
（direct illumination）。光子與場景中不同材質的物體表面碰撞，隨著折、反射繼 續彈跳。隨著光子反彈碰撞，光子會吸收所碰撞物體的材質資訊，繼續進行彈跳 直至能量減弱消失為止。這樣的情況稱為間接照明（indirect illumination）。例如：
鏡面反射光或漫射光皆屬於此。因為場景中有許多光子重複進行碰撞而產生相互 照明的效果，最後整個場景佈滿光子，呈現均勻明亮的整體效果，稱為全域照明
（global illumination）。如圖 2.4，左圖為直接照明，右圖的全域照明使得空間更 為明亮，且具有色彩滲透（color bleeding）的效果。因為全域照明提供大範圍的 整體照明，適合室內設計模擬自然採光。
圖 2.4 光照示意圖（左）直接照明（右）全域照明 [16]
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除了近乎真實的影像細緻度，非即時繪製通常用於較高規格，且具有高複雜 度場景的情況下。預先計算允許場景中具有多種物體、燈光，以及材質等數量較 多的多邊形。應用於虛擬實境中，每個畫面皆可預測。透過前製運算，可以輕易 達到建議的畫面更新率，減少因為畫面顯示延遲所造成的不適感。