天空盒与固定视点技术

用图像代替三角形时，渲染代价与像素数而不是顶点数成正比。Lengyel 的"渲染谱系"从纯图像方法一直排到三角形和光线追踪。本页汇总谱系中偏图像一端的技术：限制视点移动的固定视点加速、渐进细化与重光照、天空盒、光场渲染以及精灵与分层（RTR4 13.1–13.5 节）。

渲染谱系

渲染没有唯一正确方式，每种方法都是现实的近似。三角形从任何视角都能合理表示物体，相机移动时表示不必改变；但为提速，近处可换高细节模型、远处换简化模型（LOD），更远时还可以换成图像。书中按 Lengyel 的谱系从图像一端走回三角形一端。

固定视点

相机完全不动时很多渲染只需做一次。例：牧场和栅栏只渲染一次，保存颜色和 z-buffer，每帧用它们初始化缓冲后只画移动的马；马在栅栏后时存储的深度会挡住它。此时马不会投影（场景不变），可再求出马的阴影影响区，只重算这一小块。关键点：图像中每个像素何时、如何被设置没有限制。
CAD 中模型静止、用户操作时视图不变：存下颜色和深度缓冲，每帧只画 UI 和高亮元素，便于标注、测量。再存物体 ID、法线、纹理坐标，就能实现三维绘画程序（把用户操作转成对纹理的修改）。

渐进细化（"金线"）

视点和场景静止时，随时间生成越来越好的图像，可突然替换或多帧渐变。例如逐步增加像素内不同位置的样本并显示平均（抗锯齿）、在镜头和像素上分层随机采样做景深、换更高质量的阴影、甚至换成光线/路径追踪再淡入。CAD 和可视化中特别有用。

重光照 (Relighting)

固定视点和静态几何下交互编辑电影级图像的光照：用户选定视图，离线处理得到一组缓冲或更复杂结构。Ragan-Kelley 等把着色样本与最终像素分开，可做运动模糊、透明和抗锯齿，并渐进细化；Pellacini 等加入间接全局光照。它很像延迟着色，区别在于这里是把昂贵渲染摊到多帧，延迟着色则是在一帧内加速。

天空盒

环境贴图表示一块局部空间的入射辐射亮度，除了做反射也可以直接表示周围环境。任何环境贴图形式（全景、立方体贴图）都可以，网格大到包住场景其他物体，称天空盒。
原理是视差：近物移动时相对背景偏移明显，远处且彼此靠近的物体几乎没有视差，远山移动一千米也看起来一样。天空盒网格通常以观察者为中心、随之移动，所以不必很大；星空、远景这类大尺度内容，用户一般不会快到发现大小、形状或视差不变。
常用盒子网格 + 立方体贴图，各面纹素密度较均匀。分辨率需约一个纹素对应一个屏幕像素：

$\text{texture resolution}=\frac{\text{screen resolution}}{\tan(\mathrm{fov}/2)}$

由立方体一个面覆盖 90° 视场推出；视场越小，所需分辨率越高。

其他形状：Gehling 用压扁的穹顶表示天空，最适合模拟头顶飘过的云（云由多张二维噪声纹理组合并动画）。
优化：天空盒永远在所有物体之后，不必写 z-buffer；若最先绘制也不必读深度，网格大小随意。但放在不透明物体之后、透明物体之前绘制更好，已被覆盖的像素可减少天空盒的像素着色调用。

光场渲染

Lumigraph 和光场渲染从一组视点捕捉单个物体，新视点时在存储视图间插值，类似全息（二维视图阵列）。可从任意角度重现真实物体，渲染速率几乎恒定、与表面和光照复杂度无关；但数据量大、问题复杂。近年因能让 VR 显示中眼睛正确调焦而重新受关注，交互渲染中应用仍有限。

精灵与分层

精灵：在屏幕上移动的图像（如鼠标指针），透明像素使其不必是矩形，换帧即动画。更一般的精灵是贴在始终朝向观察者的多边形上的纹理，可缩放扭曲，alpha 提供透明和边缘抗锯齿，并可以有深度。
分层：像二维赛璐珞动画一样把场景看成一叠层，每层有深度，按从后到前的画家算法合成，不需要 z-buffer。缩放只是放大精灵（或用 mipmap）；相机前后移动改变前景与背景的相对覆盖，侧移时按深度移动各层。
一组精灵可表示物体的不同视角；屏幕上小时连动画也可存大量视角。小角度变化可扭曲精灵，超出后要重新生成；表面分明的物体小幅旋转就会有新多边形出现、旧的被遮挡。
微软 1990 年代末的 Talisman 硬件架构就基于分层与图像扭曲，虽然消失了，但"用图像表示模型"的思路与 GPU 优势契合，且可与三角形渲染结合（见公告板、替身与深度精灵）。