Mitsuba 2 是一个面向研究的 可重定向（retargetable）前向与反向Renderer，主要用于计算机图形学和计算机视觉中的 物理精确渲染（Physically-based Rendering） 和 逆渲染（Inverse Rendering） 研究。它的核心目标是提供一个高灵活性、高性能、可微分的渲染框架，方便在不同数值表示、执行平台、光学模型之间快速切换。
1. 核心特性
（1）可重定向架构（Retargetable Architecture）
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利用 模板元编程 + 类型系统，在编译期自动生成不同的渲染器版本。
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可以“重定向”数值类型、执行后端、光学表示，例如：
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数值类型：
float/double/ 多波长光谱 / 偏振光谱 -
执行模式：标量 CPU / SIMD CPU / GPU JIT
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可微分计算：普通模式 / 前向微分 / 反向微分
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（2）前向与反向渲染（Forward & Inverse Rendering）
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前向渲染（Forward Rendering）：已知场景几何、材质、光源 → 计算图像。
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反向渲染（Inverse Rendering）：已知图像 → 通过优化/梯度反传恢复几何、材质、光照等。
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内置 可微渲染（Differentiable Rendering） 支持：
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前向模式自动微分（Forward-mode AD）
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反向模式自动微分（Reverse-mode AD）
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与 PyTorch 等深度学习框架集成
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（3）物理精确光学建模
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支持基于物理的光谱渲染（Spectral Rendering），包括：
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RGB、可见光多波长、全光谱
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偏振光学（Polarization）
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材质系统基于 BRDF/BSDF，支持微表面模型、体积散射等
（4）可扩展与插件化
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核心功能模块（BSDF、光源、积分器、体积等）全部插件化。
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新光学模型、积分方法、采样方法可以无缝加入。
2. 工作流程（Forward & Inverse）
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加载场景（几何、材质、光源）
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选择渲染模式（CPU / GPU / SIMD / 可微分）
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前向渲染
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路径追踪（Path Tracing）
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双向路径追踪（Bidirectional Path Tracing）
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体积渲染
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反向渲染
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将渲染方程嵌入计算图
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对未知参数（几何、材质、光源）求梯度
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优化使渲染结果逼近目标图像
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3. 应用场景
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逆渲染研究：材质估计、光照估计、几何重建
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计算机视觉：从图像推断 3D 属性
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机器学习：可微渲染器与神经网络联合训练
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物理光学模拟：偏振、干涉、多波长渲染
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教育与科研：渲染算法验证、实验
4. 为什么重要
传统渲染器很难同时做到：
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支持多种物理光学模型
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兼容 CPU/GPU/SIMD
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前向/反向渲染统一
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灵活扩展而不重写大量代码
Mitsuba 2 通过 编译期类型系统 实现了这种灵活性，因此在学术研究中非常受欢迎，尤其是在 NeRF、逆渲染、可微分物理建模 等领域。