PBRT：物理基础渲染技术详解

"PBRT阅读笔记，这是一份关于光线跟踪技术的讲义，摘自开源论坛，便于读者理解和学习Physically Based Rendering（基于物理的渲染）技术。" PBRT（Physically Based Rendering）是一种用于创建逼真图像的技术，它基于物理学原理来模拟光的传播、反射、折射和吸收。本书介绍了光线追踪的基础知识和实现细节，为读者提供了一个深入理解光线与场景交互的平台。 在第一章中，作者介绍了光线追踪的基本概念。文学编程（Literate Programming）方法被用来组织和阐述代码，使得理论与实践相结合。光线追踪算法是照片真实感渲染的核心，它涉及相机模型、光线与物体的交点计算、光的分布、可见性判断、表面散射以及递归式光线追踪等。在这些环节中，相机模型定义了观察世界的视角；光线和物体求交是确定光线是否击中物体的关键；光的分布则涉及到材料属性，如BRDF（双向反射分布函数）；可见性判断确保了只有面对相机的物体部分被渲染；表面散射模拟了光如何在物体表面反射和折射；递归式光线追踪则用于处理镜面反射和折射；光的传播则涵盖了光如何在场景中移动。 接着，书中详细讨论了pbrt系统的设计和实现。系统概述部分解释了程序执行的不同阶段，包括场景解析、构建数据结构、以及渲染主循环。场景的表达涉及如何组织和存储几何形状、材质、光源等信息；渲染主循环是整个渲染过程的核心，其中包含了对每个像素的采样和计算；场景的成员函数提供了操作场景对象的接口，如添加几何体、变换等；Whitted风格的光线追踪积分器是早期光线追踪算法的一种，它通过考虑光线与物体的直接交互来生成图像。 第二章专注于几何和变换，这部分详细讲解了坐标系统、向量、点、法向量和光线等基本概念。向量的运算，包括加减、标量乘、点积和叉积，是进行几何计算的基础。法向量描述了物体表面的方向，而光线则代表了从光源到观察点的路径。此外，还涵盖了包围盒（Axis-Aligned Bounding Box, AABB）的计算，这对于优化碰撞检测和加速光线追踪至关重要。变换部分涉及平移、缩放、旋转以及观察变换，这些都是在计算机图形学中调整对象位置和姿态的关键。 第三章进一步探讨了形体及其接口。基本形体接口定义了包围盒计算、加细、求交等操作，这些是实现高效光线追踪算法的必备功能。章节中还具体讨论了球体的实现，包括它的构造、包围盒计算和求交算法。 这份阅读笔记全面地覆盖了光线追踪和基于物理的渲染的基础知识，对于学习和理解这一领域的读者来说，是极具价值的学习资料。无论是对光线追踪算法的实现原理感兴趣，还是希望深入研究计算机图形学的读者，都可以从中受益匪浅。