Ваш ответ для себя звучит как правильный подход, но, поскольку другие могут наткнуться на странице, я добавлю ссылку на ресурс по запросу. В дополнение к обсуждению мипмаппинга (рипмэппинг - в основном более продвинутый мипмаппинг), они обсуждают влияние отражения и преломления на производные и выбор уровня мип.
Хоман Игеги. «Трассирующие дифференциальные лучи». 1999. Труды SIGGRAPH. http://graphics.stanford.edu/papers/trd/
При более внимательном прочтении я вижу, что Рено Линдек упоминал эту статью. Сначала не понимал, что это была правильная ссылка, потому что он говорит, что метод выборки динамически основан на ошибке выборки, которая является неправильной. Фильтрация выполняется в зависимости от размера отпечатка пикселя и использует только один луч, как вы описали.
Edit:
Еще одна полезная ссылка (http://www.cs.unc.edu/~awilson/class/238/#challenges). Выделите раздел «Производные текстурных координат». Он предлагает обратное отображение производных текстур от поверхности до экрана. Я думаю, что это было бы неправильно для отраженных и преломленных лучей, но, возможно, легче реализовать и должно подойти для первичных лучей.