什么导致我的光线跟踪器中的工件？

Question

编辑：我现在已经解决了这个问题;你可以在答案中看到我的解决方案。

我正在使用OpenGL（在GLSL计算着色器中）编写实时光线跟踪器，我遇到了一些线三角交叉点的问题（至少，我相信它们是罪魁祸首）。这是一张正在发生的事情的图片：

正如您所看到的，一些像素在靠近图像顶部的两个三角形的交叉处被涂成黑色。它可能与我正在处理花车或其他东西的方式有关，我尝试在线搜索解决方案，但找不到类似的情况。也许我错过了一个重要的关键词？

无论如何，重要的代码就是这个：

#define EPSILON 0.001f
#define FAR_CLIP 10000.0f
float FindRayTriangleIntersection(Ray r, Triangle p)
{
    // Based on Moller-Trumbone paper
    vec3 E1 = p.v1 - p.v0;
    vec3 E2 = p.v2 - p.v0;
    vec3 T = r.origin - p.v0;
    vec3 D = r.dir;
    vec3 P = cross(D, E2);
    vec3 Q = cross(T, E1);

    float f = 1.0f / dot(P, E1);
    float t = f * dot(Q, E2);
    float u = f * dot(P, T);
    float v = f * dot(Q, D);

    if (u > -EPSILON && v > -EPSILON && u+v < 1.0f+EPSILON) return t;
    else return FAR_CLIP;
}

我已尝试EPSILON的各种值，尝试使用+/-表示EPSILON值，但无济于事。此外，将1.0f+EPSILON更改为1.0-EPSILON会在整个过程中产生稳定的黑线。

另外，为了澄清，两个三角形之间肯定没有间隙。它们是紧密包装的（我也尝试过延伸它们使它们相交，但我仍然得到相同的黑点）。

奇怪的是，底部交叉点没有显示出这种现象的迹象。

最后注意：如果需要更多我的代码，请询问，我会尝试隔离更多代码（或者只是链接到整个着色器）。

更新：有人指出“黑色文物”实际上是棕色的。所以我挖得更深一点，关掉了所有的反射，得到了这个结果：

棕色实际上来自顶部的铜材料，但更重要的是我想我知道问题的原因是什么，但我没有接近解决它。

当光线被射出时，由于浮动算术中的非常轻微的缺陷，一些光线与顶部三角形相交，一些光线与底部相交。

所以我想现在问题就是减少了这个问题：在这样的情况下，我怎样才能确定应该击中哪个三角形呢？

Answer 1

事实证明，我发布的代码不是导致问题的原因。感谢评论中的一些帮助，当我确定最近的相机对象时，我能够发现这是代码：

float nearest_t = FAR_CLIP;
int nearest_index = 0;
for (int j=0; j<NumObjects; j++)
{
    float t = FAR_CLIP;
    t = FindRayObjectIntersection(r, objects[j]);

    if (t < nearest_t && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)
    {
        nearest_t = t;
        nearest_index = j;
    }
}

当确定t时，有时三角形非常接近以至于t < nearest_t几乎具有概率结果，因为交叉点与相机的距离大致相同。

我最初的解决方案是将内部if语句更改为：

if (t < nearest_t-EPSILON && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)

这确保了如果两个交叉点非常靠近，它将始终选择要显示的第一个对象（除非第二个对象至少靠近EPSILON）。这是一个结果图像（禁用反射）：

现在还有一些小文物，所以很明显仍然存在一些小问题。因此，在评论中的一些讨论中，@ Snoon提出了混合三角形的想法。颜色。这导致我必须进一步更改上面的代码，以便跟踪到两个三角形的距离：

if (t > EPSILON && t < FAR_CLIP && abs(nearest_t - t) < EPSILON)
{
    nearest_index2 = nearest_index;
    nearest_t2 = nearest_t;
}
if (t < nearest_t+EPSILON && t > EPSILON && t < FAR_CLIP)
{
    nearest_t = t;
    nearest_index = j;
}

我还添加了这个颜色混合代码：

OverallColor = mix(c1, c2, 0.5f * abs(T1 - T2) / EPSILON);

在这两个步骤之后，老实说我觉得这个效果更多来自逻辑变化而不是混合变化，我得到了这个结果：

我希望其他人认为这个解决方案很有帮助，或者至少它会激发一些想法来解决你自己的问题。作为最后的例子，这里有漂亮的结果，反射，柔和的阴影和一些抗锯齿都打开了：

快乐光线追踪！