基于物理的渲染: 从理论到实现 - 一本开创性的计算机图形学教材

开创性的渲染教材

《基于物理的渲染:从理论到实现》(Physically Based Rendering: From Theory to Implementation,简称PBRT)是计算机图形学领域一本极具影响力的教材。该书由Matt Pharr、Wenzel Jakob和Greg Humphreys三位作者共同撰写,自2004年首次出版以来,已经成为真实感渲染领域的经典之作。

PBRT系统地介绍了基于物理的渲染技术,涵盖了从基础理论到实际实现的方方面面。它不仅深入浅出地讲解了复杂的数学原理,更提供了完整的源代码实现,让读者能够亲自动手构建一个高质量的渲染系统。这种理论与实践相结合的方法,使得PBRT成为学习计算机图形学的理想教材。

书籍特点与影响

PBRT的主要特点包括:

1. 采用"文学式编程"的方法,将人类可读的文档和源代码融为一体,极大地提高了代码的可理解性。

2. 全面覆盖了现代渲染系统的各个方面,包括几何表示、加速结构、采样理论、材质模型、光线传输算法等。

3. 提供完整的C++源代码实现,读者可以直接编译运行,甚至进行二次开发。

4. 每一版都与时俱进,及时更新最新的渲染技术和算法。

PBRT的影响力可见一斑:

• 2014年,作者团队因该书对电影制作的重大贡献而获得奥斯卡科技成就奖。

• 被广泛用作大学计算机图形学课程的教材。

• 成为许多商业和开源渲染器的重要参考。

• 在学术界和工业界都有着广泛的影响。

最新版本与开放获取

PBRT目前已经出版到第四版(2023年)。相比前三版,第四版有以下重要更新:

• 新增了GPU光线追踪的章节
• 全面更新了体积光传输的内容
• 改进了蒙特卡洛采样算法
• 增加了双线性曲面图元
• 更新了反射模型,包括改进的测量BRDF表示

最重要的是,第四版的全部内容已经在官方网站上免费开放获取,这极大地便利了全球读者的学习。

中文翻译计划

鉴于PBRT的重要性,国内图形学爱好者Kanition发起了PBRT第三版的中文翻译计划。这个项目的主要特点包括:

1. 完全开源,采用CC BY-NC-SA 4.0许可协议。

2. 翻译力求忠实原文,同时注重中文表达的流畅性。

3. 在原书基础上增加了补充章节,如四元数、微分几何等背景知识。

4. 保留了代码的链接跳转功能,方便读者查阅。

5. 源码采用LaTeX编写,方便协作和维护。

该翻译项目目前正在积极进行中,已经取得了显著进展。感兴趣的读者可以在GitHub仓库上查看最新进展,甚至参与贡献。

结语

《基于物理的渲染》是一本改变了计算机图形学教育和实践的里程碑式著作。它不仅是学习渲染技术的必读之作,更是推动了整个行业的发展。随着最新版本的开放获取和中文翻译的推进,相信这本书会让更多中国读者受益,为我国计算机图形学的发展注入新的动力。

无论你是计算机图形学的初学者,还是经验丰富的专业人士,PBRT都能为你提供宝贵的知识和洞见。让我们一起探索基于物理的渲染的奇妙世界吧!