延伸阅读（Further Reading）

在一篇开创性的早期论文中，Arthur Appel（1968）首次描述了光线追踪的基本思想，以解决隐藏表面问题并计算多边形场景中的阴影。Goldstein 和 Nagel（1971）随后展示了光线追踪如何用于渲染具有二次曲面的场景。Kay 和 Greenberg（1979）描述了一种渲染透明度的光线追踪方法，而 Whitted 的开创性 CACM 文章描述了一种通用递归光线追踪算法，准确模拟了镜面表面的反射和折射以及点光源的阴影（Whitted 1980）。Whitted 最近撰写了一篇文章，描述了光线追踪早期发展的情况（Whitted 2020）。

除了第 1.6 节中讨论的内容，早期关于基于物理的渲染和图像合成的著名书籍还包括 Cohen 和 Wallace 的 《辐射度与真实图像合成》(Radiosity and Realistic Image Synthesis) （1993 年）、Sillion 和 Puech 的 《辐射度与全局光照》(Radiosity and Global Illumination) （1994 年）以及 Ashdown 的 《辐射度：程序员的视角》(Radiosity: A Programmer’s Perspective) （1994 年），这些书籍主要描述了有限元辐射度方法。SIGGRAPH 的蒙特卡罗光线追踪课程的课程笔记包含了大量实用信息（Jensen 等，2001a，2003），其中许多内容在近二十年后仍然相关。

在一篇关于光线追踪系统设计的论文中，Kirk 和 Arvo（1988）提出了许多现在已成为渲染器设计经典的原则。他们的渲染器被实现为一个核心内核，封装了基本的渲染算法，并通过精心构建的面向对象接口与图元和着色例程进行交互。这种方法使得用新的图元和加速方法扩展系统变得容易。 pbrt 的设计基于这些思想。

至今，关于基本光线追踪器设计的一个良好参考是 《光线追踪导论》(Introduction to Ray Tracing)（Glassner 1989a），该书描述了当时光线追踪的最新技术，并有 Heckbert 撰写的一章，概述了基本光线追踪器的设计。最近，Shirley 和 Morley 的 《真实光线追踪》(Realistic Ray Tracing) （2003）提供了一个易于理解的光线追踪入门，并包括一个基本光线追踪器的完整源代码。Suffern 的书（2007）也提供了对光线追踪的温和介绍。Shirley 的 《七天入门光线追踪》(Ray Tracing in One Weekend) 系列（2020）是一个容易体验到光线追踪编写乐趣的入门。

康奈尔大学的研究人员经过多年的努力开发了一个渲染测试平台；其设计和整体结构由 Trumbore、Lytle 和 Greenberg（1993）描述。其前身由 Hall 和 Greenberg（1983）描述。该系统是一个松散耦合的模块和库集合，每个模块都旨在处理单一任务（光线-物体相交加速、图像存储等），并以易于组合适当模块的方式编写，以便研究和开发新的渲染算法。这个测试平台非常成功，成为了 1990 年代康奈尔大学进行的大部分渲染研究的基础。

Radiance 是第一个广泛可用的基于物理量的开源渲染器。它旨在为建筑设计执行准确的光照模拟。Ward 在一篇论文和一本书中描述了它的设计和历史（Ward 1994；Larson 和 Shakespeare 1998）。 Radiance 采用 UNIX 风格设计，作为一组相互作用的程序，每个程序处理渲染过程的不同部分。这种一般类型的渲染架构首次由 Duff（1985）描述。

Glassner（1993）的 Spectrum 渲染架构也专注于基于物理的渲染，通过基于信号处理的问题公式进行处理。它是一个可扩展的系统，采用插件架构； pbrt 使用参数/值列表来初始化主要抽象接口实现的方法 Spectrum 的类似。 Spectrum 的一个显著特点是，描述场景的所有参数都可以是时间的函数。

Slusallek 和 Seidel (1995, 1996; Slusallek 1996) 描述了 Vision 渲染系统，该系统同样是基于物理的，旨在支持多种光传输算法。特别是，它有一个雄心勃勃的目标，即支持蒙特卡罗和有限元基础的光传输算法。

许多论文描述了其他渲染系统的设计和实现，包括用于娱乐和艺术应用的渲染器。Reyes 架构是皮克斯 RenderMan 渲染器的基础，首次由 Cook 等人（1987 年）描述，Apodaca 和 Gritz（2000 年）总结了对原有算法的一些改进。Gritz 和 Hahn（1996 年）描述了 BMRT 光线追踪器。 Maya 建模和动画系统中的渲染器由 Sung 等人（1998 年）描述，mental ray 渲染器的一些内部结构在 Driemeyer 和 Herken 的 API 书中有所描述（Driemeyer 和 Herken 2002 年）。高性能 Manta 交互式光线追踪器的设计由 Bigler 等人（2006 年）描述。

OptiX 引入了一种特别有趣的高性能光线追踪设计方法：它基于在运行时进行即时编译，以生成专用版本的光线追踪器，将用户提供的代码（例如材料评估和采样）与渲染器提供的代码（例如高性能光线-物体相交）交织在一起。该方法由 Parker 等人（2010）描述。

最近，Eisenacher 等人讨论了迪士尼 Hyperion 渲染器的光线排序架构（Eisenacher 等人 2013），而 Lee 等人则撰写了关于梦工厂 MoonRay 渲染系统实现的文章（Lee 等人 2017）。 Iray 光线追踪器的实现由 Keller 等人描述（2017）。

在 2018 年，ACM 图形学会刊(ACM Transactions on Graphics) 的特刊中包含了描述五个用于电影制作的渲染系统实现的论文。这些论文详细介绍了各种渲染器；阅读它们是值得的。它们包括 Burley 等人对迪士尼 Hyperion 渲染器的描述（2018），Christensen 等人关于皮克斯最新的 RenderMan 的论文（2018），Fascione 等人描述的 Weta Digital 的 Manuka（2018），Georgiev 等人关于 Solid Angle 的 Arnold 版本的论文（2018），以及 Kulla 等人关于索尼影像工作室使用的 Arnold 版本的论文（2018）。

标准渲染算法是从 3D 场景描述生成图像，而 Mitsuba 2 系统则围绕相应的逆问题进行设计。它使用 JIT 编译的内核计算与场景参数相关的导数，这些内核可以高效地在 GPU 和 CPU 上运行。这些内核随后在优化算法的内循环中使用，以重建与用户提供的输入图像一致的 3D 场景。该主题在第 16.3.1 节中进一步讨论。该系统的设计和实现由 Nimier-David 等人（2019）描述。

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