实时光谱渲染管道在处理波长依赖光传输、BRDF 与动态场景时，提供超越 RGB 近似的物理准确性，尤其适用于需要精确颜色再现的实时应用，如游戏引擎或交互式模拟。相较 RGB 组件独立乘法，光谱方法模拟真实光谱积分，避免了元色假设下的偏差，支持荧光、多光谱光源等现象。工程实践中，低采样开销（典型 32 波长）使其实时可行，通过蒙特卡罗路径追踪与重要性采样高效评估积分。
光谱渲染的核心在于每个像素颜色源于光谱乘积积分：[L_o (\lambda) = \int f_r (\lambda) L_i (\lambda) \cos\theta , d\omega ]，其中 (\lambda) 为波长，(f_r) 为光谱 BRDF。RGB 近似忽略波长相关性，导致如荧光重现失败或不寻常光源失真。实际部署中，选择 380-780nm 均匀采样 31-64 波长（步长 10-12.9nm），使用 LSPDD 数据库的光源光谱与 Fourier sRGB 上采样反射率，确保数据兼容现有 sRGB 资产生态。
BRDF 光谱化是管道瓶颈之一。传统 RGB BRDF 需扩展为每个波长独立评估，但工程优化采用共享形状参数的光谱基函数：反射率谱 (\rho (\lambda)) 乘以 RGB-like lobe（如 Cook-Torrance）。Moments in Graphics 博客指出，“BRDF 基于已知反射率谱定义，通过蒙特卡罗积分与重要性采样高效求值”。参数建议：漫反射项用 (\rho_d (\lambda))，镜面用 Fresnel 波长相关公式 (F (\lambda) = F_0 + (1-F_0)(1-\cos\theta)^5)，其中 (F_0) 从玻璃折射率谱导出（典型 1.5@550nm）。动态 BRDF 切换时，预计算谱基（PCA 降维至 4-8 维）加速插值。
光传输处理波长依赖路径追踪。路径采样需 per-wavelength，但共享几何采样降低成本：单路径追踪多波长，累加谱贡献。重要性采样融合光源采样（MIS 权重 (w = \frac {p_{BRDF} p_{light}}{p_{BRDF}+p_{light}})）与 BSDF 采样，减少方差。实时阈值：每像素 4-16 spp（samples per pixel），结合 denoiser（如 OptiX）达 60fps。动态场景支持刚体变换（旋转 / 平移），通过更新入射谱投影（球谐或 Laplacian）而非重追踪。
工程管道落地参数清单：
-
波长采样：31 bins (380-780nm, Δλ=12.9nm) 或 64 bins 高精度；黑曼窗预滤避免泄漏。
-
数据源：光源 - LSPDD IES 文件；材质 - Fourier sRGB 上采样（GitHub MomentsInGraphics/path_tracer）。
-
BRDF 实现：
- 漫反射：Lambert (\rho/π)
- 镜面：GGX lobe + Smith 遮蔽，谱 Fresnel
- 阈值：粗糙度 0.1-0.5，金属性 0-1 映射谱 albedo
-
积分器：路径追踪 + MIS，max depth=4；动态光用 next-event estimation。
-
实时优化：
- ReSTIR 光采样（128 光子 / 像素）
- Temporal reprojection 复用上帧路径
- 硬件 RT 核心加速 BVH 遍历
动态场景挑战在于光谱缓存失效。解决方案：分块更新（temporal denoising 缓存谱系数），或 hybrid RGB-spectral（低频用光谱，高频 RGB）。监控要点：谱偏差 < 5%（CIEDE2000），方差阈值 0.01，内存 < 2GB（谱纹理压缩 16-bit float）。
回滚策略：若性能 <30fps，降至 16 波长 + RGB fallback；测试集用 Cornell Box 验证 RGB vs spectral 差异（荧光场景色差> 10ΔE）。
实施后，管道支持动态光 / 物 / 观，超越 RGB 在荧光、荧光笔等场景。GitHub 开源路径追踪器验证了 “光谱渲染对实时渲染器开销微小”。
资料来源：
- Moments in Graphics: Spectral Rendering 系列（Part1-3, https://momentsingraphics.de/）
- LSPDD 光谱数据库（lspdd.org）
- Path tracer 代码（https://github.com/MomentsInGraphics/path_tracer/tree/spectral）