让我们开始吧，我们返璞归真，先回到实时全局光照的核心问题，如何实现无限次反弹的间接光？无限次反弹毕竟是理想状态，不妨先看看实际操作中的实时全局光照技术。比如这个 r s m reflective shadow map 反射阴影贴图，原理是让光线打到物体后，将被照亮的位置当成光源，在照亮整个场景。仔细琢磨，这个算法的本质不就是比光栅化多了一次反弹的间接光吗？没错，目前主流的实时全局光照基本都是只提供了一次反弹的间接光，并未真正逼近渲染方程。 然而，令人振奋的是，一次反弹的全局光照也足够优秀了。这似乎建设了一个重要的事实，全局光照最终效果的贡献是随着光线反弹的次数依次递减的，这就为工程师实现无限次反弹提供了可能。还记得开篇提到的卢门源码解析吗？其中有这么一段话，卢门最多只能产生一次反弹的间接光。为了弥补这一点，路墨使用 radiosti 来生成间接光。一开始我完全看不懂，后来读到秦春林的全局光照技术，做了这么一个总结，光照可以看成是多种效果的叠加。对，如果分开求解，直接光和间接光会怎样？这就是 Lumen 的思路。光线从光源出发，通过距离场快速找到物体，这就是直接光。理论上，它会反弹形成间接光，但距离场不提供材质信息，光线该怎么反弹没法判断。于是卢梦先将直接光存进表面缓存里，再想办法解决间接光。什么办法？工程师将目光转向另一种和光线追踪齐名的全局光照技术。 辐射度算法你可能没听过，但其实已经见过了。它正是 girl 将辐射度引入图形学时提出的算法。原理非常简单，将场景离散成一个个面圆，那么一个面圆向外辐射的能量一定等于其他面圆辐射给它的能量之和。怎么理解？如果面圆 1 只接收到来自面圆 2 的辐射，就用公式这样表示， B2 是面圆 2 总共向外辐射的能量， f 叫形状因子，可以理解成两个面圆的空间关系。它决定了面缘 2 向外的辐射有多大比例会被面缘 1 接收。这个 o 是反射系数，表示面缘 1 接收到的 2 的辐射有多少辐射出去了，但面缘 1 接收的辐射肯定来自场景内所有的面缘，于是面缘 1 向外辐射的能量就可以这样表示。 同理，我们也能写出 B2 向外的辐射B3，B4，这样所有面圆就可以连立成一个方程组，用求和符号可以简单表达。考虑到有的面圆会发光，可以在前面加个自发光项，对不发光的物体，这项就为0，这样可能看不出啥。在稍加深入就会发现，这个方程组正是炫尔方程在场景离散成面圆后推导得来的，因此稍微转化就得到了我们熟悉的离散形式。你可以理解成边缘细分的越多，间接光的反弹次数就越多，成像效果也越好。因此只要求解出方程组，就能实现所谓的无限次反弹的间接光。 BJ 是每个面缘向外辐射的能量，我们用传统的光山化将面圆和摄像机相连，就可以用 b j 连线所对应的像素。值得到了一张图像，但你肯定发现了，这个算法的核心是求解方程组。面缘越多，方程就越多，求解计算量呈指数级增长，怎么可能在 1 帧内完成？本视频里，为方便讨论，我们假设所有物体都没有自发光像，直接省略。有没有方法可以不解方程组直接求解面缘的辐射似乎不可能，比如面圆 1 向外的辐射。 B1 公式是这样，其他面圆辐射的能量也就是这些，B2，B3，B4，他们也是未知的。所以 b e 似乎没法求，但你完全可以相信工程师的脑洞是时间开窍的问题。所以这里面其实用了一个非常经典的思想，叫复用。 Reuse，英文叫Reuse。游戏里的 1 秒大约有 60 帧，而相邻的两帧场景中变化的物体并不多。于是我们可以粗略认为，大多数面源，他们每一帧接收的光照都差不多。前面不是说了，反弹次数越多的间接光对最终光照结果贡献越小。在这里面，源的数量越多，间接光的反弹次数就越多。因此少部分变化的面源对整体结果的影响并不大。这就是复用Lumen实施全局光照的基础。 Lumen做了一件事，将面源上一帧接受的光照当成这一帧辐射的能量，用于计算B1。最开始所有面源只接收到来自光源的直接光，没有间接光。这一帧我们姑且命名为第0帧。还记得前面提到表面缓存吗？我们将这帧的光照存进表面缓存，接着到第1帧，直接光仍然从光源采得，间接光则是其他面圆向面圆 1 的辐射问题，关键是这些辐射的值是多少。假设这些面圆和第0帧接收的光照差别不大，我们就可以对其复用。从表面缓存里取得上一帧存进去的光照，然后再将它们带入公式，就能算出这一帧的B1，也就是面圆 1 在第一帧的间接光。所以表面缓存其实就是两帧画面的光照中转站。接着直接光加间接光，就是面缘 1 在第1帧的最终光照最后，人将它存进表面缓存和第0帧的最终光照累加，更新这个数值到第二帧。重复这个操作，将第一帧的最终光照当成第二帧的间接光，再和第二帧的直接光相加，再更新表面缓存，然后是第三帧、第四帧的光照。随着帧数增加，面源 1 接收的光照也会累积，更新结果将越来越准确。同理，面缘2，面缘3、面缘 4 每个面缘在每一帧的光照都可以这样采集。