光线追踪中的虚拟光源与全局光照效果

## 第一章：光线追踪基础

### 1.1 光线追踪概述
光线追踪是一种基于物理光学模拟的渲染技术，通过追踪光线在场景中的传播路径来生成逼真的图像。与传统的光栅化渲染相比，光线追踪能够更准确地模拟光线的传播和交互过程，因此在逼真度上有着明显的优势。

### 1.2 光线追踪算法原理
光线追踪算法的核心思想是模拟光线从观察者眼睛出发，经过场景中的各种物体，最终与光源相交的过程。通过求解光线与物体的交点，计算交点处的光照信息，从而得到最终的渲染图像。这一过程涉及光线的求交、光照计算、阴影处理等多个环节。

### 1.3 光线追踪在图形学中的应用
光线追踪在电影特效、游戏渲染、建筑可视化等领域有着广泛的应用。由于其能够高度逼真地模拟光线传播，因此在对图像质量有较高要求的领域有着独特优势。随着计算能力的提升和算法的改进，光线追踪技术在实时渲染领域也逐渐发展壮大。
## 2. 第二章：虚拟光源介绍
2.1 虚拟光源的定义与特点
2.2 虚拟光源在光线追踪中的作用
2.3 基于虚拟光源的照明技术
### 第三章：全局光照效果

全局光照是指场景中的所有光线相互作用后产生的照明效果，而不仅仅局限于直射光。在光线追踪中，实现逼真的全局光照效果是一项复杂而又重要的任务。本章将介绍全局光照的概念、算法以及在实时渲染中的应用。

#### 3.1 全局光照的概念

全局光照是指通过模拟光线在场景中传播、反射和折射等物理现象，最终达到整个场景都被充分照亮的效果。与局部光照只考虑光线直接照射目标表面不同，全局光照要考虑光线在场景中的多次反射、折射，并且涉及多个物体之间的相互遮挡与相互影响。

#### 3.2 全局光照算法介绍

光线追踪中常用的全局光照算法包括光子映射（Photon Mapping）、路径追踪（Path Tracing）、环境光遮蔽（Ambient Occlusion）等。光子映射通过跟踪光子来模拟光线传播，能够有效地模拟间接光照效果；路径追踪则以蒙特卡洛方法模拟光线的传播路径，能够较为真实地模拟光线在场景中的传播情况；环境光遮蔽则可以快速计算出物体表面的阴影效果，适合用于实时渲染。

#### 3.3 全局光照效果在实时渲染中的应用

随着硬件性能的提升和图形学算法的改进，全局光照效果在实时渲染中得