全局光照

全局光照（英語：global illumination，縮寫GI）^[1]是指計算機圖形學中能為三維場景增加更真實的照明的一類算法。這類算法不僅考慮了直接來自光源的光線（即直接光照），還考慮了光線被場景中其他表面反射後的情況（即間接光照）。

理論上來說，反射、折射和陰影都屬於全局光照，因為在模擬它們時，一個物體會影響另一個物體的渲染。然而在實踐中，只有對漫反射或焦散的模擬才會被稱為全局光照。

算法

使用全局照明算法渲染的圖像通常比僅使用直接照明算法渲染的更具有真實感（photorealistic）。然而，這種算法計算成本更高，因此生成的速度要慢得多。一種常見的做法是計算場景的全局照明信息（例如輻射度）並將其與幾何形狀一起存儲。然後，存儲的數據可用於生成來自不同視點的圖像，允許在場景中漫遊，而無需重複進行昂貴的照明計算。

輻射度算法、光線追蹤、光束追蹤（英語：Beam tracing）、孔徑追蹤（英語：Cone tracing）、路徑追蹤（英語：Path tracing）、體積路徑追蹤（英語：Volumetric path tracing）、Metropolis光傳輸（英語：Metropolis light transport）^[2]、環境光遮蔽、光子映射、有向距離場和基於圖像的照明都是全局照明中使用的算法，其中一些可以一起使用，產生不快速但準確的結果。

這些算法對漫反射進行建模，是全局照明的一個非常重要的部分；然而，其中大多數（不包括輻射度）也對鏡面反射進行建模，使得它們能夠更準確地求解照明方程並提供更真實的照明場景。用於計算場景表面之間輻射度的算法與工程設計中使用有限元方法執行的傳熱模擬密切相關。

參考文獻

1. Realtime Global Illumination techniques collection | extremeistan. extremeistan.wordpress.com. 11 May 2014 [2016-05-14]. （原始內容存檔於2023-11-04）.
2. Hachisuka, T.; Kaplanyan, A.S.; Dachsbacher, C. Multiplexed metropolis light transport (PDF). ACM Transactions on Graphics. 2014, 33 (4): 1–10. S2CID 79980. doi:10.1145/2601097.2601138. （原始內容 (PDF)存檔於2015-09-23）.