书籍摘要

《Real-Time Rendering Fourth Edition》是由Tomas Akenine-Möller、Eric Haines、Naty Hoffman、Angelo Pesce、Michał Iwanicki和Sébastien Hillaire共同撰写的权威计算机图形学书籍，由CRC Press出版。这本书是实时渲染领域的经典教材，涵盖了从基础到高级的实时渲染技术，适合计算机图形学领域的学生、研究人员和开发者使用。

书籍内容概述

第一部分：基础知识

• 第1章：引言
  介绍了实时渲染的定义、重要性以及本书的结构。实时渲染是指能够以足够高的帧率（通常为30fps或更高）生成图像的技术，使用户能够与虚拟环境进行交互。
• 第2章：图形渲染管线
  详细介绍了图形渲染管线的各个阶段，包括应用阶段、几何处理、光栅化和像素处理。每个阶段的功能和作用被清晰地阐述，帮助读者理解实时渲染的核心流程。
• 第3章：图形处理单元（GPU）
  深入探讨了GPU的架构和功能，包括数据并行架构、可编程着色器阶段以及GPU的发展历程。本章还介绍了GPU管线中的各个阶段，如顶点着色器、几何着色器、像素着色器等。

第二部分：核心渲染技术

• 第4章：变换
  讨论了变换的基本概念，包括平移、旋转、缩放、投影等，并介绍了齐次坐标和矩阵运算在变换中的应用。
• 第5章：着色基础
  介绍了着色模型、光源类型以及如何实现着色模型。本章还讨论了抗锯齿、透明度和伽马校正等技术。
• 第6章：纹理
  详细介绍了纹理映射的概念和技术，包括图像纹理、过程纹理、纹理动画等。
• 第7章：阴影
  讨论了实时渲染中计算阴影的流行算法，如平面阴影、阴影体积、阴影映射等。

第三部分：高级渲染技术

• 第9章：基于物理的着色
  从物理现象出发，介绍了各种材质的着色模型，包括镜面反射、微几何理论等。
• 第10章：局部照明
  探讨了更复杂的光源表示方法，如区域光源、环境光映射等。
• 第11章：全局照明
  讨论了全局照明算法，包括环境遮挡、漫反射全局照明和镜面全局照明等。
• 第12章：图像空间效果
  介绍了图像处理技术，如镜头光晕、景深、运动模糊等。

第四部分：特殊主题

• 第13章：超越多边形
  探讨了基于图像、点云、体素等的替代表示方法。
• 第14章：体积和半透明渲染
  专注于体积材料表示及其与光源的相互作用。
• 第15章：非真实感渲染
  讨论了卡通着色、线条渲染等非真实感渲染风格。
• 第16章：多边形技术
  介绍了多边形数据的来源、表示和压缩方法。

第五部分：性能优化

• 第18章：管线优化
  讨论了如何通过优化算法提高应用程序的运行速度，包括瓶颈定位和多处理技术。
• 第19章：加速算法
  介绍了各种裁剪技术、细节层次（LOD）和大场景渲染方法。
• 第20章：高效着色
  探讨了如何在着色阶段提高效率，减少不必要的计算。

第六部分：未来展望

• 第24章：未来展望
  对实时渲染的未来发展方向进行了预测和探讨。

总结

《Real-Time Rendering Fourth Edition》是一本全面、深入且实用的实时渲染教材。它不仅涵盖了实时渲染的基础知识和技术，还深入探讨了高级渲染技术和性能优化方法。书中结合了大量的实例和参考文献，帮助读者更好地理解和应用这些技术。无论是初学者还是经验丰富的开发者，都能从这本书中获得宝贵的指导和启发。