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# 全局光照
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图形学动态漫反射全局光照Dynamic Diffuse Global Illumination烘焙动辄数小时，拖慢美术迭代，几何在运行时变化或由用户创建时甚至无法预计算。动态漫反射 GI 方法无需预处理或预处理快到每帧可做，主要有：基于虚拟点光源的反射阴影贴图 (RSM)、光传播体积 (LPV)、体素锥追踪 (VXGI) 以及屏幕空间补充（RTR4 11.5.5–11.5.9 节）。图形学局部反射探针Localized Reflection Probes镜面全局光照需要高角分辨率但只关心反射方向附近的小立体角。实时中最流行的方案是在场景中稀疏放置局部环境贴图（反射探针），配合反射代理体做视差校正；它实现简单、快、美术可控，但有拉伸和漏光问题。另有体素锥追踪和平面反射等替代方案（RTR4 11.6–11.6.4 节）。图形学屏幕空间反射Screen-Space Reflections屏幕空间反射 (SSR) 沿反射方向在深度缓冲中步进求交，命中后从颜色缓冲读取入射辐射亮度。由于镜面瓣窄、只需反射方向附近的光，屏幕数据比漫反射情况更可能包含所需信息。它最早由 Sousa 等提出，常作为镜面 GI 的第一层，失败时退回反射探针和全局探针（RTR4 11.6.5 节）。图形学方向遮蔽Directional Occlusion方向遮蔽用比单个 AO 标量更有表现力的方式记录"哪些方向被挡住"，例如地平线角、可见性锥（环境孔径）、球面有向距离或球谐。它主要用于面光源和环境光照的软遮蔽，以及凹凸细节自阴影、超大地形等阴影贴图分辨率不够的场合；对点光源，专门的阴影技术质量更好（RTR4 11.4 节）。图形学渲染方程Rendering Equation渲染方程 (Kajiya, 1986) 把"某点接收到的光就是其他点发出或反射的光"写成递归积分，概括了光从光源出发经任意次反弹到达眼睛的所有路径。反射方程是它的受限特例。离线用辐射度 (Radiosity) 或蒙特卡洛路径追踪求解；实时渲染则靠简化和预计算逼近它（RTR4 第 11 章）。图形学环境光遮蔽Ambient Occlusion环境光遮蔽 (AO) 是余弦加权后半球上未被遮挡的比例，用来在光照缺乏方向变化时仍给出形状线索（缝隙变暗）。它由 Landis 在 ILM 为《珍珠港》开发，可离线烘焙，也可在物体空间或屏幕空间动态计算（SSAO、HBAO、GTAO 等）。AO 适合漫反射和平滑环境光，不适合点光源或小面光源的可见性（RTR4 11.3 节）。图形学随机光线追踪与路径追踪Stochastic Ray Tracing & Path Tracing光线追踪用投射光线同时解决可见性问题和光照问题。GEA 从最简单的"眼睛光线 + 着色方程"讲起，逐步加入阴影光线、透射光线、用蒙特卡洛估计渲染方程的随机光线追踪、递归间接光照，再到每次只走一条路径的路径追踪、双向路径追踪和 Metropolis 光传输，最后讨论降噪与光线投射效率（GEA4 卷 II 12.6.3–12.6.5）。图形学预计算光照与光照贴图Precomputed Lighting & Light Maps烘焙 (baking) 是把辐射度或路径追踪等离线 GI 结果预先算好存起来，运行时直接查询。静态几何参与预计算并完整交互，动态物体只作接收者。数据可以是辐照度，也可以带方向（SH、H 基、AHD、球面高斯、环境立方体等），存储在光照贴图、顶点或体积/探针中，各有接缝、漏光、内存等取舍（RTR4 11.5.1、11.5.2、11.5.4 节）。图形学预计算辐射传输Precomputed Radiance Transfer预计算传输 (PRT) 假设几何不变、只有光照变化，预先计算"输入光照 → 场景辐射亮度分布"的传输函数，运行时注入直接光再应用传输。它依赖光传输的线性性：各"基础光源"的单位响应按当前强度加权求和即得完整反弹光照。变体包括 Sloan 的 SH 环境光 PRT、点光源簇 PRT，以及 Enlighten 一类的表面间传输（RTR4 11.5.3 节）。游戏开发 · UE5Lumen 全局光照与反射Lumen Global Illumination & ReflectionsLumen 是 UE5 默认的全动态全局光照 (Global Illumination, GI) 与反射系统：先做屏幕空间追踪，未命中再对"Lumen 场景"做软件光追（有符号距离场）或硬件光追，命中点的光照从按网格离线放置的卡片 (Card) 构成的表面缓存 (Surface Cache) 中查询，表面缓存的直接与间接光照分摊到多帧更新，从而得到无限次漫反射弹射和全粗糙度范围的反射。