基本概念

首先，先說明global illumination rendering system是怎樣的系統。簡單的說，就是使用電腦程式運算出盡可能符合物理光學的圖像。

上圖便是筆者在2001年左右開發的第一個系統所運算出來的影像結果。
要建立出這樣的系統，有幾個必要的子系統必須被建立。

1. 3D物件基本結構描述系統。包括：
   
   • 向量資料結構必須備建立。這是要使用數學來描述3D空間的最基本要件。
   • 光線(Ray)的描述結構必須被確認。 這是一個虛擬的慨念，主要描述［光能］從何處往哪個方位傳遞。一般而言，用光的粒子說來理解較為容易，但這並不代表這樣的概念無法使用在波動說或量子光學等近代的光學中。
   • 3D物件的描述。現實中最常被用的3D物件是三角形。但在數學上，只要能用數學函數式描述出來的幾何結構，都是可以被用來建立3D物件。
2. 相機成像系統。在筆者規劃的系統中，電腦運算的是以光線(Ray)為基本的架構。因此，每一次的運算所計算的是單一條光線。然而，一條光線並無法構成一個影像，因此必須透過相機成像系統來規劃出該計算哪些光線來達成所要的影像。一般而言，基本的相機成像系統有［點投影成像系統］、［單透鏡成像系統］、［多透鏡成像系統］等。
3. 3D物件材質描述系統。這個系統也有點難以具體化，其主要的用意在於描述當［光能］傳遞到空間中一特定點後所產生的物理反應。
   一般而言，特定點指的是物體的表面，但若系統要描述煙霧或灰塵等效果時，此特定點則有可能是空間中的任一點。
   而物理反應一般指的是能量的反射、折射、散射等現象，更深入一點，則須考慮能量的轉換現象(螢光現象、黑體輻射等)。
4. 能量轉換成影像的系統。由於筆者想不出該用哪個名詞來描述此系統，就直接用白話說明，主要是將［光能］轉換成圖像資料的技術。此系統的運作與tone mapping技術類似，但由於筆者的認知上，這兩者有本質上的不同，就不以tone mapping來代表此系統。

以上四個子系統是以global illumination rendering system的角度來劃分的系統。若以程式設計來看，這些算是大分類，實際規劃上則又更加複雜，筆者在此先不多加說明。