全局光照算法技术

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.

　　《全局光照算法技术（第2版）》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，《全局光照算法技术（第2版）》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。
　　《全局光照算法技术（第2版）》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。

第1章 导言
1．1 关于真实感图像合成
1．1．1 真实感图像合成的重要性
1．1．2 照片级真实感渲染的历史
1．1．3 全局照明算法框架
1．2 本书的结构
1．3 如何使用本书

第2章 光传输物理学
2．1 光学发展简史
2．2 光的模型
2．2．1 量子光学
2．2．2 波模型
2．2．3 几何光学
2．3 辐射测量
2．3．1 辐射量
2．3．2 辐射测量项之间的关系
2．3．3 辐射亮度的属性
2．3．4 示例
2．4 发光
2．5 光与表面的相互作用
2．5．1 双向反射分布函数
2．5．2 双向反射分布函数的属性
2．5．3 双向反射分布函数示例
2．5．4 着色模型
2．6 渲染方程
2．6．1 半球形公式
2．6．2 区域公式
2．6．3 直接和间接照明公式
2．7 重要性方程
2．8 测量方程
2．9 小结
2．1 0练习

第3章 蒙特卡罗方法
3．1 简史
3．2 简单而好用的蒙特卡罗技术
3．3 概率论的回顾
3．3．1 离散随机变量
3．3．2 连续随机变量
3．3．3 条件概率和边际概率
3．4 蒙特卡罗积分
3．4．1 随机变量的加权和
3．4．2 估计量
3．4．3 偏差
3．4．4 精确度
3．4．5 估计方差
3．4．6 确定性求积法与蒙特卡罗
3．4．7 多维蒙特卡罗积分
3．4．8 蒙特卡罗方法小结
3．5 对随机变量进行采样
3．5．1 逆累积分布函数
3．5．2 拒绝采样
3．5．3 查找表
3．6 减小方差
3．6．1 重要性采样
3．6．2 分层采样
3．6．3 N-Rooks或拉丁超立方算法
3．6．4 将分层采样和重要性采样结合在一起
3．6．5 将不同分布的估计量结合在一起
3．6．6 控制变量
3．6．7 准蒙特卡罗
3．7 小结
3．8 练习
……

第4章 计算光传输的策略
第5章 随机路径追踪算法
第6章 随机辐射度算法
第7章 混合算法
第8章 对极致真实感和渲染速度的追求
第9章 结论

附录A 全局照明的类库
附录B 半球坐标
附录C 随机松弛辐射度算法的理论分析
参考文献

　　2018年4月16日晚，美国商务部发布公告称，美国政府在未来7年内禁止中兴通信向美国企业购买敏感产品。一纸“封杀令”，迅速在国内掀起了轩然大波，严酷的事实让国人意识到，虽然我国在科技领域已经取得了长足进步，但是和国际先进水平相比，仍然有不小的差距，尚未摆脱受制于人的局面。这件事情告诉国人，一方面，我们仍然需要以谦虚诚恳的心态，学习国际上先进的科学技术；另外一方面，我们也要以戒骄戒躁的精神，加强在基础科学领域的创新性研究。这两点精神与本书的翻译出版可谓不谋而合。
　　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，这正是译者认为本书的翻译出版和中国科技发展应该抱持的精神相契合的原因。
　　本书是对计算机图形艺术中先进光照渲染算法的深度阐释，是集大成性质的研究和总结，包含大量算法分析和对各种研究成果的介绍，涉及众多的专业术语，有些方法简单而不实用，有些术语甚至是互相冲突的，本书的贡献在于全面性地梳理了这些方法和术语，并保持了各种术语和符号的一致性。相对应地，在翻译本书的过程中，译者为了保持这种一致性，也做出了精心的挑选和努力。例如，Noise在有些中文文献中，被称为图像“噪声”，而在另外一些文献中，又称它们为“噪点”；Radiosity在有些中文文献中，被称为“辐射度”，而在另外一些文献中，又被称为“光能传递”。译者对这些术语的翻译进行了统一处理，以保持一致性，同时又提供了相应的英文对照，消除了读者的阅读理解障碍。例如，某位一直接受“光能传递”概念的读者，在看到术语“辐射度”时可能会产生困惑，但是当他看到辐射度（Radiosity）这样的中英文对照形式的术语时就会恍然大悟。除此之外，译者也鼓励读者多接受以中英文对照的形式了解专业术语，因为计算机图形艺术的发展日新月异，中文对大量新出现的术语的翻译缺乏标准和统一，这也是客观事实，了解更多的英文术语原文，有助于对各种理论和算法的准确理解，也便于和国外同行一起学习和交流。