光线跟踪中的光泽反射

Question

我正在做一个关于光线追踪的项目，现在我可以做一些基本的渲染。

下面的图片有：

镜面反射， 折射， 纹理映射 和影子。

我正在尝试做有光泽的反射，到目前为止，这是我得到的。 有人能告诉我这个有光泽的反射图像是否有任何问题？

相比之下，下面的图像来自镜面反射

这是关于光泽反射的代码，基本上，一旦主光线与对象相交。 从这个交叉点，它将随机拍摄另外80条光线，并取出这80条光线的平均颜色。我对这段代码的问题是x和y的大小，我必须将它们除以某个值，在这种情况下是16，这样光泽反射光线不会太随机。这个逻辑有什么问题吗？

             Colour c(0, 0, 0);

                     for (int i = 0; i < 80; i++) {

                          Ray3D testRay;
                          double a = rand() / (double) RAND_MAX;
                          double b = rand() / (double) RAND_MAX;
                          double theta = acos(pow((1 - a), ray.intersection.mat->reflectivity));
                          double phi = 2 * M_PI * b;
                          double x = sin(phi) * cos(theta)/16;
                          double y = sin(phi) * sin(theta)/16;
                          double z = cos(phi);
                          Vector3D u = reflect.dir.cross(ray.intersection.normal);
                          Vector3D v = reflect.dir.cross(u);
                          testRay.dir = x  * u + y * v  + reflect.dir;
                          testRay.dir.normalize();

                          testRay.origin = reflect.origin;
                          testRay.nbounces = reflect.nbounces;
                          c = c + (ray.intersection.mat->reflectivity)*shadeRay(testRay);
                     }
                     col = col + c / 80;

Answer 1

除了编码时永远不会很好的硬编码常数之外，还有一个更微妙的问题，尽管你的图像整体看起来很好。

蒙特卡洛积分包括将积分除以生成这些样本的概率密度函数（pdf）。因此，您的代码中存在两个问题：

• 你没有用pdf分，尽管你似乎已经使用了pdf作为Phong模型（如果我认得它很好;至少它不是统一的pdf）
• 您已x和y组件进一步按1./16.展开，因为显然没有理由进一步更改您的PDF格式。

如果你能够根据Phong的模型乘以余弦定律来准确地对你的光线进行采样，那么你的想法就是然后你甚至不必将你的被积函数乘以BRDF。在实践中，没有确切的公式可以准确地对BRDF进行采样（除朗伯特之外），因此您需要计算：
pixel value = sum BRDF*cosine*incoming_light / pdf
如果BRDF*cosine = pdf，则主要取消。

当然，您的图像总体看起来不错，所以如果您对物理合理性不感兴趣，那么这也可能是好的。
关于计算机图形和蒙特卡罗集成（使用适当的公式）的各种pdf的一个很好的资料来源是PhilipDutré的Global Illumination Compendium。