對(duì)于光子映射算法的渲染精度受限于存儲(chǔ)空間的問(wèn)題懒震，可以采用漸進(jìn)式光子映射算法解決发皿。該方法不再預(yù)先計(jì)算并存儲(chǔ)各光子的信息偶芍，而是對(duì)于屏幕上的每一個(gè)像素存儲(chǔ)它對(duì)應(yīng)光線所遇到的第一個(gè)漫反射點(diǎn)及到達(dá)該點(diǎn)的吞吐量系數(shù)贞铣。這個(gè)漫反射點(diǎn)可以是光線碰到的第一個(gè)交點(diǎn)寥茫，也可以是光線經(jīng)過(guò)幾次鏡面反射或透射后碰到的第一個(gè)交點(diǎn)掌桩。由于針對(duì)屏幕各像素所對(duì)應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)的信息边锁，因而所需的存儲(chǔ)空間是非常小的〔ǖ海基于上述表述可知茅坛，漸進(jìn)式光子映射算法主要用來(lái)處理間接光照產(chǎn)生的漫反射，而不適用于鏡面反射和高光反射则拷。對(duì)于這種情況贡蓖，還有一種最終聚焦的算法。計(jì)算某點(diǎn)的漫反射光照時(shí)煌茬，從該點(diǎn)向周圍空間發(fā)出若干光線斥铺，提取光線相交處的光子能量，然后將能量平均化作為該點(diǎn)的出射輻照度坛善。
盡管漸進(jìn)式光子映射算法對(duì)存儲(chǔ)空間需求較小晾蜘，但對(duì)于較高分辨率圖像或需要考慮運(yùn)動(dòng)模糊或景深時(shí)，需要的空間還是比較大眠屎。為此采用隨機(jī)漸進(jìn)式光子映射剔交，該算法能在這些場(chǎng)合中，避免存儲(chǔ)空間的限制改衩。它的核心思想是進(jìn)行多輪計(jì)算岖常，每一輪中每個(gè)像素僅存儲(chǔ)一個(gè)交點(diǎn)的信息，利用光子計(jì)算完后燎字，丟棄該交點(diǎn)腥椒，下次重新產(chǎn)生一個(gè)位置略有不同的交點(diǎn)阿宅。相對(duì)于漸進(jìn)式算法，隨機(jī)漸進(jìn)式算法笼蛛，所用公式上有兩點(diǎn)變化：第一洒放，與權(quán)重有關(guān)的核函數(shù)改為圓盤形狀的常量函數(shù)；第二滨砍，在每次迭代時(shí)往湿，圓盤的半徑是動(dòng)態(tài)調(diào)整的。當(dāng)在圓盤范圍內(nèi)有更多的光子時(shí)惋戏，就有理由相信減小圓盤范圍后的光子也是足夠的领追，且越使用接近目標(biāo)點(diǎn)的光子，渲染的結(jié)果就越準(zhǔn)確响逢。這里更多的光子指的是隨著迭代次數(shù)的增加绒窑，累積作用的光子數(shù)增加。需要注意一點(diǎn)的是累積的光通量也要在每次迭代中隨著半徑的變化而按比例進(jìn)行調(diào)整舔亭。還需要注意一點(diǎn)的是些膨，圓盤半徑是每個(gè)像素的屬性，對(duì)于一個(gè)像素對(duì)應(yīng)的全部交點(diǎn)钦铺，都使用這個(gè)半徑值订雾。
下面介紹隨機(jī)光子映射在實(shí)現(xiàn)中的一些細(xì)節(jié)。1）該實(shí)現(xiàn)該算法的積分器繼承自積分器接口而非采樣積分器接口矛洞。2）每次迭代時(shí)洼哎，屏幕同一像素產(chǎn)生的有一點(diǎn)差異，從而有助于實(shí)現(xiàn)抗鋸齒沼本，動(dòng)態(tài)模糊和景深效果噩峦。3）需要設(shè)定初始圓盤半徑，一般選擇對(duì)應(yīng)于屏幕幾個(gè)像素長(zhǎng)度的值擅威。4）為每個(gè)像素定義了一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)壕探，用于存儲(chǔ)當(dāng)前迭代相關(guān)值，歷史迭代相關(guān)值以及相交點(diǎn)的幾何信息和反射信息郊丛。5）每次迭代時(shí)按表面的輻照度確定光子的權(quán)重是一種很難實(shí)現(xiàn)的理想情況李请，書中給出的方法是選擇相同的光子權(quán)重，而是以光源功率為比例射出光子數(shù)厉熟，用這種方法來(lái)確定光子在場(chǎng)景中的分布导盅。6）也對(duì)屏幕像素進(jìn)行區(qū)域劃分，實(shí)現(xiàn)并行加速揍瑟。7）在光子作用階段白翻，需要根據(jù)光子位置高效地找到滿足作用范圍的相交點(diǎn)。具體的，采用hash表存儲(chǔ)每個(gè)像素的數(shù)據(jù)滤馍，而每個(gè)像素的數(shù)據(jù)是一個(gè)鏈表岛琼。8）在產(chǎn)生光子階段，第一步巢株，隨機(jī)選擇一個(gè)光源槐瑞；第二步，為光源采樣準(zhǔn)備采樣數(shù)據(jù)阁苞；第三步困檩，產(chǎn)生一條光線和初始的光子相關(guān)數(shù)據(jù)；第四步那槽，尋找光線相交點(diǎn)悼沿，在相交點(diǎn)處產(chǎn)生光子；第五步骚灸，判斷光線是否繼續(xù)前進(jìn)產(chǎn)生新的光子糟趾，判斷依據(jù)是光子數(shù)據(jù)在該處變換越少，繼續(xù)前進(jìn)的概率就越大甚牲。9）每輪迭代結(jié)束后要對(duì)各像素存儲(chǔ)的相交點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行重置拉讯。
