本書詳細(xì)闡述了與物理渲染相關(guān)的高效解決方案，主要包括幾何形狀和轉(zhuǎn)換，圖元和相交加速計算，顏色和輻射度，相機模型，采樣和重構(gòu)，反射模型，材質(zhì)、紋理、體散射、光源、蒙特卡羅積分、光線傳輸?shù)葍?nèi)容。此外，本書還提供了相應(yīng)的算法、代碼以及偽代碼，以幫助讀者進一步理解相關(guān)方案的實現(xiàn)過程。 本書適合作為高等院校計算機及相關(guān)專業(yè)的教材和教學(xué)參考書，也可作為相關(guān)開發(fā)人員的自學(xué)教材和參考 手冊。
本書曾獲得軟件界Jolt圖書類大獎，在計算機圖形學(xué)界鼎鼎大名！同時也是一本重量級巨著！
目 錄
第1章 概述 1
1.1 文學(xué)編程 1
1.2 照片級渲染和光線跟蹤算法 3
1.2.1 相機 4
1.2.2 光線-對象相交 5
1.2.3 光照分布 6
1.2.4 可見性 7
1.2.5 表面散射 7
1.2.6 遞歸光線跟蹤 8
1.2.7 光線傳播 9
1.3 pbrt系統(tǒng)概述 11
1.3.1 執(zhí)行階段 14
1.3.2 場景表達(dá) 15
1.3.3 渲染器接口與SamplerRenderer 17
1.3.4 主渲染循環(huán) 19
1.3.5 pbrt的并行機制 27
1.3.6 WHITTED光線跟蹤積分器 31
1.4 如何閱讀本書 35
1.5 使用并理解程序代碼 36
1.5.1 指針或引用 36
1.5.2 代碼優(yōu)化 36
1.5.3 本書網(wǎng)站 37
1.5.4 系統(tǒng)擴展 37
1.5.5 Bug 37
1.6 進一步閱讀 38
1.7 本章練習(xí) 39
第2章 幾何形狀和轉(zhuǎn)換 40
2.1 坐標(biāo)系 40
2.2 向量 41
2.2.1 運算 42
2.2.2 縮放操作 43
2.2.3 點積和叉積計算 44
2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)化計算 46
2.2.5 基于向量的坐標(biāo)系 46
2.3 點 47
2.4 法線 49
2.5 射線 50
2.6 三維包圍盒 53
2.7 轉(zhuǎn)換操作 56
2.7.1 齊次坐標(biāo) 57
2.7.2 基本操作 58
2.7.3 平移 59
2.7.4 縮放操作 61
2.7.5 x，y，z軸旋轉(zhuǎn) 62
2.7.6 圍繞任意軸的旋轉(zhuǎn)行為 63
2.7.7 視見轉(zhuǎn)換 65
2.8 轉(zhuǎn)換應(yīng)用 66
2.8.1 點 67
2.8.2 向量 67
2.8.3 法線 68
2.8.4 射線 68
2.8.5 包圍盒 69
2.8.6 復(fù)合轉(zhuǎn)換 69
2.8.7 轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)系的左右手規(guī)則 70
2.9 動畫轉(zhuǎn)換 70
2.9.1 四元數(shù) 72
2.9.2 四元數(shù)插值 74
2.9.3 AnimatedTransform實現(xiàn) 75
2.10 微分幾何 79
2.11 進一步閱讀 82
2.12 本章練習(xí) 83
第3章 幾何形狀 84
3.1 基本的Shape接口 84
3.1.1 包圍機制 85
3.1.2 細(xì)化操作 86
3.1.3 相交行為 87
3.1.4 避免自相交行為 88
3.1.5 幾何體著色 88
3.1.6 表面積 89
3.1.7 多面性 89
3.2 球體 89
3.2.1 構(gòu)建過程 91
3.2.2 包圍體 91
3.2.3 相交 92
3.2.4 局部球體 94
3.2.5 法線向量的偏導(dǎo)數(shù) 96
3.2.6 DifferentialGeometry的初始化操作 97
3.2.7 表面積 98
3.3 圓柱體 99
3.3.1 圓柱體的構(gòu)造過程 99
3.3.2 圓柱體的包圍機制 101
3.3.3 圓柱體的相交計算 101
3.3.4 局部圓柱體 102
3.3.5 圓柱體的表面積 103
3.4 圓盤 103
3.4.1 圓盤的構(gòu)建過程 104
3.4.2 圓盤的包圍機制 105
3.4.3 圓盤的相交計算 105
3.4.4 圓盤的表面積 106
3.5 其他二次表面 107
3.5.1 圓錐體 107
3.5.2 拋物面 108
3.5.3 雙曲面 108
3.6 三角形和網(wǎng)格 109
3.6.1 三角形 112
3.6.2 三角形相交計算 113
3.6.3 網(wǎng)格表面積 117
3.6.4 著色幾何體 118
3.7 表面細(xì)分 120
3.7.1 網(wǎng)格表達(dá)方式 122
3.7.2 網(wǎng)格邊界 130
3.7.3 網(wǎng)格細(xì)分 130
3.7.4 計算新的頂點位置 132
3.7.5 更新網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 137
3.7.6 極限表面和輸出結(jié)果 139
3.8 進一步閱讀 142
3.9 本章練習(xí) 143
第4章 圖元和相交加速計算 148
4.1 圖元接口和幾何圖元 148
4.1.1 幾何圖元 151
4.1.2 TransformedPrimitive：對象實例和動畫圖元 152
4.2 集合體 155
4.3 網(wǎng)格加速結(jié)構(gòu) 158
4.3.1 構(gòu)建過程 159
4.3.2 遍歷操作 164
4.4 包圍體層次結(jié)構(gòu) 169
4.4.1 BVH構(gòu)建過程 170
4.4.2 啟發(fā)式表面積計算 176
4.4.3 遍歷過程中的緊湊BVH 180
4.4.4 遍歷 182
4.5 kd樹加速結(jié)構(gòu) 185
4.5.1 樹形結(jié)構(gòu)的表達(dá)方式 186
4.5.2 樹形結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式 188
4.5.3 遍歷操作 196
4.6 調(diào)試聚合體 200
4.6.1 尋找聚合體中的bug 201
4.6.2 修復(fù)幾何體中的bug 204
4.6.3 聚合體性能問題 204
4.7 進一步閱讀 205
4.7.1 網(wǎng)格 205
4.7.2 包圍體層次結(jié)構(gòu) 205
4.7.3 kd樹 207
4.7.4 啟發(fā)式表面積方案 207
4.7.5 其他加速結(jié)構(gòu) 208
4.8 本章練習(xí) 209
第5章 顏色和輻射度 212
5.1 光譜表達(dá)方式 212
5.1.1 Spectrum類型 213
5.1.2 CoefficientSpectrum實現(xiàn) 214
5.2 SampledSpectrum類 216
5.2.1 XYZ顏色 219
5.2.2 RGB顏色 222
5.3 RGBSpectrum實現(xiàn) 227
5.4 輻射度測量學(xué)的基本知識 229
5.4.1 基本量值 230
5.4.2 入射和出射輻射度函數(shù) 233
5.4.3 亮度和光度測定 233
5.5 與輻射積分協(xié)同工作 234
5.5.1 投影立體角的積分運算 235
5.5.2 球體坐標(biāo)的積分運算 235
5.5.3 面積積分運算 237
5.6 表面反射 239
5.6.1 BRDF 239
5.6.2 BSSRDF 240
5.7 進一步閱讀 241
5.8 本章練習(xí) 242
第6章 相機模型 243
6.1 相機模型概述 243
6.2 投影相機模型 246
6.2.1 正交相機 247
6.2.2 透視相機 250
6.2.3 景深 253
6.3 環(huán)境相機 257
6.4 進一步閱讀 258
6.5 本章練習(xí) 259
第7章 采樣和重構(gòu) 260
7.1 采樣理論 260
7.1.1 頻率范圍和傅里葉變換 261
7.1.2 理想采樣狀態(tài)和重構(gòu) 263
7.1.3 鋸齒 266
7.1.4 抗鋸齒技術(shù) 267
7.1.5 圖像合成技術(shù) 269
7.1.6 渲染中的鋸齒來源 269
7.1.7 理解像素數(shù)據(jù) 270
7.2 圖像采樣接口 271
7.3 分層采樣 &nbs
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