全局光照算法技术（第2版）

自从1980 年怀特·迪提出光线追踪算法以来,计算机图形渲染取得了飞速发展,目前的计算机图形艺术在照片级真实感渲染、实时模拟、三维沉浸式体验等方面都取得了惊人的进步,而这一切都离不开对基础光照算法的研究。按照本书作者的观点,“基础”的
就是“高级”的,只有掌握了底层的基础光照算法,才能开发出更多的高级渲染技巧和程序.

本书详细阐述了与全局光照算法技术相关的基本解决方案，主要包括光传输物理学、蒙特卡罗方法、计算 光传输的策略、随机路径追踪算法、随机辐射度算法、混合算法、真实感和渲染速度等内容。此外，本书还提 供了相应的示例，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。 本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学教材和参考 手册。

目　　录
第1 章　导言 1
　1. 1　关于真实感图像合成 1
　　　1. 1. 1　真实感图像合成的重要性 2
　　　1. 1. 2　照片级真实感渲染的历史 3
　　　1. 1. 3　全局照明算法框架 8
　1. 2　本书的结构 9
　1. 3　如何使用本书 10
第2 章　光传输物理学 12
　2. 1　光学发展简史 12
　2. 2　光的模型 15
　　　2. 2. 1　量子光学 15
　　　2. 2. 2　波模型 15
　　　2. 2. 3　几何光学 15
　2. 3　辐射测量 16
　　　2. 3. 1　辐射量 16
　　　2. 3. 2　辐射测量项之间的关系 19
　　　2. 3. 3　辐射亮度的属性 20
　　　2. 3. 4　示例 22
　2. 4　发光 26
　2. 5　光与表面的相互作用 26
　　　2. 5. 1　双向反射分布函数 26
　　　2. 5. 2　双向反射分布函数的属性 27
　　　2. 5. 3　双向反射分布函数示例 29
　　　2. 5. 4　着色模型 32
　2. 6　渲染方程 35
　　　2. 6. 1　半球形公式 35
　　　2. 6. 2　区域公式 36
　　　2. 6. 3　直接和间接照明公式 37
　2. 7　重要性方程 38
　2. 8　测量方程 38
　2. 9　小结 38
　2. 10　练习 39
第3 章　蒙特卡罗方法 40
　3. 1　简史 40
　3. 2　简单而好用的蒙特卡罗技术 41
　3. 3　概率论的回顾 41
　　　3. 3. 1　离散随机变量 42
　　　3. 3. 2　连续随机变量 44
　　　3. 3. 3　条件概率和边际概率 46
　3. 4　蒙特卡罗积分 47
　　　3. 4. 1　随机变量的加权和 47
　　　3. 4. 2　估计量 49
　　　3. 4. 3　偏差 51
　　　3. 4. 4　精确度 51
　　　3. 4. 5　估计方差 52
　　　3. 4. 6　确定性求积法与蒙特卡罗 52
　　　3. 4. 7　多维蒙特卡罗积分 53
　　　3. 4. 8　蒙特卡罗方法小结 54
　3. 5　对随机变量进行采样 54
　　　3. 5. 1　逆累积分布函数 55
　　　3. 5. 2　拒绝采样 57
·Ⅳ· 全局光照算法技术(第2 版)
　　　3. 5. 3　查找表 58
　3. 6　减小方差 58
　　　3. 6. 1　重要性采样 59
　　　3. 6. 2　分层采样 60
　　　3. 6. 3　N-Rooks 或拉丁超立方算法 62
　　　3. 6. 4　将分层采样和重要性采样结合在一起 63
　　　3. 6. 5　将不同分布的估计量结合在一起 64
　　　3. 6. 6　控制变量 65
　　　3. 6. 7　准蒙特卡罗 66
　3. 7　小结 68
　3. 8　练习 68
第4 章　计算光传输的策略 70
　4. 1　渲染方程的公式