Сферические гармоники
Базис для функций на сфере; в графике позволяет хранить низкочастотное освещение всего окружения в нескольких числах.
Любую функцию направления — например, приходящий в точку свет — можно приблизить взвешенной суммой таких базисных функций: это сферический аналог ряда Фурье. Если оставить лишь первые полосы, гладкое диффузное освещение укладывается всего в девять коэффициентов на цвет — именно это хранят light probes и объёмы облучённости. Вычисление освещения сводится к дешёвому скалярному произведению вместо выборки из кубической карты. Математика старше компьютеров (Лаплас, 1782); в рендеринг реального времени её в 2001 году привели Рави Рамамурти и Пэт Хэнрахан. Резких теней и отражений она передать не может — только мягкую фоновую составляющую.