第1章光线跟踪器和程序设计

1.1通用解决方案

1.2继承

1.3语言

1.4建立场景

1.5用户接口

1.6基础光线跟踪器

1.7开发光线跟踪器

1.8单精度浮点数和双精度浮点数

1.9效率问题

1.9.1简约之美

1.9.2数据存储

1.9.3按引用传递

1.9.4避免返回引用

1.9.5避免使用浮点型除法操作

1.9.6使用内联函数

1.9.7工具类

1.10代码风格

1.10.1标识符

1.10.2实体数据类型

1.10.3封装

1.10.4函数签名

1.10.5改变函数签名

1.10.6纯虚函数和虚函数

1.10.7文件结构

1.10.8项目结构

1.11调试

1.11.1熟悉调试器

1.11.2对单像素图像实施光线跟踪

1.11.3跟踪像素坐标

1.11.4使用cout语句

1.11.5内存分配

1.11.6简化操作

1.11.7透明度

1.11.8图像的使用

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第2章数学知识

本章目标

2.1集合

2.1.1集合定义和集合符号

2.1.2子集

2.1.3有序偶和集合的笛卡儿积

2.2区间

2.3角度

2.3.1度量方法

2.3.2角度制和弧度制

2.4三角学

2.4.1定义

2.4.2三角关系

2.5坐标系统

2.5.1 3D笛卡儿坐标

2.5.2圆柱坐标系统

2.5.3球体坐标

2.6向量

2.6.1向量的定义及其表示方法

2.6.2向量计算

2.7顶点

2.8法线

2.9数学表面

2.9.1隐式表面

2.9.2参数表面

2.9.3切平面

2.10立体角

2.10.1定义

2.10.2球体坐标中的立体角

2.10.3半球体积分

2.11随机数

2.12正交基和正交坐标系统

2.12.1定义

2.12.2构造正交基

2.12.3正交坐标系统

2.12.4使用正交坐标系统

2.1.3等比数列

2.1.4?（）函数

提示和讨论

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第3章光线跟踪器的基本要素

本章目标

3.1光线跟踪计算的工作原理

3.2场景世界

3.3光线

3.4光线-对象相交测试

3.4.1概述

3.4.2光线和隐式表面

3.4.3几何对象

3.4.4平面

3.4.5球体

3.5颜色值

3.6基本的光线跟踪器

3.6.1工作类

3.6.2主函数

3.6.3视平面

3.6.4像素和图像

3.6.5build（）函数

3.6.6渲染场景

3.7跟踪器

3.8颜色显示

3.9对多个对象实施光线跟踪

提示和讨论

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第4章抗锯齿技术

本章目标

4.1锯齿效果

4.2解决方案

4.2.1增加图像的分辨率

4.2.2均匀采样

4.2.3随机采样

4.2.4抖动采样

4.3细节抗锯齿技术

4.4滤波

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问题

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第55章采样技术

本章目标

5.1采样框架

5.2良好采样技术所具备的特征

5.3采样模式

5.3.1随机采样

5.3.2抖动采样

5.3.3n-Rooks采样

5.3.4多重抖动采样

5.3.5Hammersley采样

5.4混混合索引

5.5渲染结果

提示和讨论

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第6章圆采样映射

本章目标

6.1选择性采样

6.2同心映射

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问题

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第7章半球体采样映射

本章目标

7.1余弦分布

7.2映射理论

7.3实现

7.4操作结果

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第8章投影视图

本章目标

8.1定义

8.2透视投影的特征

8.3轴对齐透视图

8.4实现方法

8.5处理结果

8.6透视偏差

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第9章视见系统的应用

本章目标

9.1描述

9.2用户接口

9.3视见坐标系统

9.4光线计算

9.5实现

9.6示例

9.7缩放

9.8倾斜角

9.9异常

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问题

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第10章景深

本章目标

10.1薄透镜理论

10.2模拟

10.3实现

10.4结果

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问题

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第11章非线性投影

本章目标

11.1鱼眼投影

11.1.1理论概述

11.1.2实现

11.1.3结果

11.2球体全景投影

11.2.1理论概述

11.2.2实现

11.2.3结果

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问题

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第12章立体视觉

本章目标

12.1视差问题

12.2相机的布局

12.3立体相机

12.4立体图像对的显示和观察

12.5实现

12.6结果

提示和讨论

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问题

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第13章理论基础

本章目标

13.1辐射量

13.2入射辐射度的角度依赖性

13.3光线方向及其标记符号

13.4辐射度和入射辐射度

13.5光谱表示法

13.6BRDFs

13.6.1定义

13.6.2反射辐射度

13.6.3BRDFs的特征

13.7反射率

13.8完全漫反射BRDF

13.9BRDF类

13.9.1类的组织方式以及成员函数

13.9.2Lambertian类的实现

13.10光照渲染模型

13.10.1半球模型

13.10.2面积模型

13.10.3解决方案

13.11MonteCarlo积分

131.1.1基础知识概述

131.1.2方差

131.1.3重要性采样

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第14章光照和材质

本章目标

14.1光照和反射

14.2光照

14.2.1环境光照

14.2.2方向性光照

14.2.3点光源

14.3光照类

14.4World类和ShadeRec类

14.4.1World类

14.4.2ShadeRec类

14.5光线跟踪器类

14.6漫反射着色

14.6.1基本公式

14.6.2双面着色

14.7Material类

14.8示例

14.9溢色处理

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第15章镜面反射

本章目标

15.1光照模型

15.2实现

15.3视角依赖性

15.4有色高光

15.5高光和颜色上溢

15.6其他反射模型

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问题

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第16章阴影

本章目标

16.1阴影的重要性

16.2阴影的定义

16.3实现

16.4？系数

16.5示例

16.6计算开销

16.7阴影选项

提示和讨论

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第17章环境遮挡

本章目标

17.1建模过程

17.2实现

17.3一个简单的场景

17.4双面对象

17.5其他场景

提示和讨论

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问题

练习

第18章区域光照

本章目标

18.1区域光源体系结构

18.2直接渲染

18.3直接光照计算

18.4区域光照跟踪器

18.5自发光材质

18.6其他类型的材质

18.7几何对象类

18.8AreaLight类

18.9示例图像

18.10环境光照

提示和讨论

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问题

练习

第19章光线与对象间的相交计算

本章目标

19.1包围盒

19.2轴对齐盒体

19.3三角形

19.3.1三角形的定义

19.3.2相交测试

19.4其他对象

19.4.1圆形对象

19.4.2矩形对象

19.5通用对象

19.5.1目的

19.5.2通用球体、圆形以及矩形对象

19.5.3通用开放式圆柱体

19.5.4通用圆环体

19.5.5通用对象和默认对象

19.6着色问题

19.7局部对象

19.7.1基本理论

19.7.2局部圆柱体

19.7.3局部球体

19.7.4局部圆环体

19.7.5角度范围

19.8组合对象

19.8.1组合对象的优势

19.8.2实现

19.8.3实体圆柱体

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问题

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第20章仿射变换

本章目标

20.1 2D变换

20.1.1缩放操作

20.1.2旋转操作

20.1.3剪切操作

20.1.4镜像变换

20.1.5平移变换

20.2 3D齐次坐标

20.3 3D变换

20.3.1平移变换

20.3.2缩放变换

20.3.3旋转变换

20.3.4镜像变换

20.3.5剪切变换

20.4组合变换

20.5逆变换

20.5.1独特的逆变换

20.5.2组合逆变换

20.6任意直线的旋转变换

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第21章对象变换

本章目标

21.1变换对象的相交计算

21.1.1理论概述

21.1.2顶点和向量的变换操作

21.1.3程序设计

21.1.4光线与转换对象间的相交计算

21.1.5变换矩阵的逆矩阵

21.1.6示例

21.2法线变换

21.2.1理论概述

21.2.2程序设计

21.3对象的直接变换

21.4对象的实例化

21.5圆角对象

提示和讨论

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第22章规则栅格

本章目标

22.1理论概述

22.2构建栅格

22.3遍历

22.4测试

22.4.1测试建议

22.4.2 8盒体测试

22.4.3随机球体

22.4.4其他问题

22.5栅格对象和变换对象

22.6与BVHs进行比较

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第23章三角形网格

本章目标

23.1球体的嵌格操作

23.1.1固定着色

23.1.2平滑着色

23.2网格数据结构

23.3PLY文件

23.4示例

23.4.1两个三角形

23.4.2计算法线

23.4.3多重网格对象

23.5层次实例化栅格对象

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问题

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第24章镜面反射

本章目标

24.1光照模型

24.2算法实现

24.2.1实现目标

24.2.2Whied跟踪器类

24.2.3完全镜面BRDF

24.2.4反射材质

24.3反射对象

24.4不一致性

24.5有色反射

24.6实像和虚像

24.7示例

24.7.1球体反射

24.7.2镜面墙

24.7.3自反射

24.7.4 4球体渲染

24.7.5球体内部反射

24.7.6生成悬浮的幻影

24.7.7圆角对象

24.7.8三角形网格

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问题

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第25章光泽反射

本章目标

25.1光泽反射模型

25.2实现

25.3计算结果

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问题

练习

第26章全局光照

本章目标

26.1光线传输

26.2路径跟踪

26.2.1描述

26.2.2实现

26.3结果

26.3.1环境光源

26.3.2Comell盒体

26.3.3反射表面以及腐蚀效果

26.4光源采样

提示和讨论

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第27章透明度

本章目标

27.1折射率

27.2对象表面的物理特征及其折射率

27.3全内反射

27.4光照模型

27.5具体应用

27.6实现

27.7透明球体

27.7.1概述

27.7.2？？1情形

27.7.3？＜1情形

27.7.4球体内部光线

27.8透明组合对象

27.9忽略？值

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第28章真实透明度计算

本章目标

28.1Fresnel方程

28.1.1垂直入射

28.1.2切线入射

28.1.3全内反射

28.2颜色过滤

28.3实现

28.4图像

28.4.1Fresnel效果

28.4.2颜色过滤

28.4.3三角形网格

28.4.4嵌套球体

28.4.5区域光

28.5透明盒体

28.5.1理论概述

28.5.2玻璃中的光线透射

28.6透明球体

28.6.1反射来源

28.6.2透明球体中的球体

28.6.3透明球体内部的相机

28.7水杯

28.8鱼缸

28.9腐蚀效果

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问题

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第29章纹理映射

本章目标

29.1简介

29.2纹理实现

29.3映射技术

29.3.1一般实现过程

29.3.2矩形映射

29.3.3柱状映射

29.3.4球体映射

29.3.5Mercator投影

29.3.6光探针映射

29.4实现

29.5抗锯齿

29.6三角形网格

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第30章过程纹理

本章目标

30.1简介

30.2棋盘纹理

30.2.1 3D棋盘纹理

30.2.2 2D棋盘纹理

30.3纹理和纹理变换

30.3.1内部纹理变换

30.3.2对象变换和纹理

30.3.3消除对象变换

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第31章噪声纹理

本章目标

31.1噪声函数

31.1.1期望特征

31.1.2栅格噪声函数

31.2插值计算

31.2.1线性插值

31.2.2三线性插值

31.2.3过冲现象

31.3噪声函数和

31.3.1分形求和计算

31.3.2扰动函数

31.3.3分形布朗运动

31.4基本噪声纹理

31.5环绕噪声纹理

31.6大理石纹理

31.7沙岩纹理

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问题

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