Question

我已开始编写光线跟踪器，但今天在处理反射时遇到了问题。

首先，这是问题的图像：

我只计算了物体的反射颜色（因此没有对反射物体施加光效）问题是失真，我真的不明白。我查看了我的rayVector和normalVector之间的角度，看起来没问题，反射的矢量看起来也很好。

Vector Math::calcReflectedVector(const Vector &ray,
                                 const Vector &normal) const {
  double cosAngle;
  Vector copyNormal = normal;
  Vector copyView = ray;

  copyNormal.makeUnit();
  copyView.makeUnit();
  cosAngle = copyView.scale(copyNormal);
  return (-2.0 * cosAngle * normal + ray);
}

因此，例如当我的光线射到我的球体底部时，我有以下值：

cos：1

ViewVector：[185.869，-2.44308，-26.3504]

NormalVector：[185.869，-2.44308，-26.3504]

ReflectedVector：[ - 185.869,2.44308,26.3504]

Bellow如果处理反射的代码：

Color Rt::getReflectedColor(std::shared_ptr<SceneObj> obj, Camera camera,
                            Vector rayVec, double k, unsigned int pass) {
  if (pass > 10)
    return obj->getColor();
  if (obj->getReflectionIndex() == 0) {
    // apply effects
    return obj->getColor();
  }

  Color cuColor(obj->getColor());
  Color newColor(0);
  Math math;
  Vector view;
  Vector normal;
  Vector reflected;
  Position impact;
  std::pair<std::shared_ptr<SceneObj>, double> reflectedObj;

  normal = math.calcNormalVector(camera.pos, obj, rayVec, k, impact);
  view = Vector(impact.x, impact.y, impact.z) -
         Vector(camera.pos.x, camera.pos.y, camera.pos.z);
  reflected = math.calcReflectedVector(view, normal);
  reflectedObj = this->getClosestObj(reflected, Camera(impact));
  if (reflectedObj.second <= 0) {
    cuColor.mix(0x000000, obj->getReflectionIndex());
    return cuColor;
  }
  newColor = this->getReflectedColor(reflectedObj.first, Camera(impact),
                                     reflected, reflectedObj.second, pass + 1);
  // apply effects
  cuColor.mix(newColor, obj->getReflectionIndex());
  return newColor;
}

计算法线和反射矢量：

Vector Math::calcReflectedVector(const Vector &ray,
                                 const Vector &normal) const {
  double cosAngle;
  Vector copyRay = ray;

  copyRay.makeUnit();
  cosAngle = copyRay.scale(normal);
  return (-2.0 * cosAngle * normal + copyRay);
}

Vector Math::calcNormalVector(Position pos, std::shared_ptr<SceneObj> obj,
                              Vector rayVec, double k, Position& impact) const {
  const Position &objPos = obj->getPosition();
  Vector normal;

  impact.x = pos.x + k * rayVec.x;
  impact.y = pos.y + k * rayVec.y;
  impact.z = pos.z + k * rayVec.z;
  obj->calcNormal(normal, impact);
  return normal;
}

[EDIT1]

我有一个新图像，我删除了飞机只是为了保留球体：

正如您所看到的，球体的边界上有蓝色和黄色。感谢neam，我使用以下公式为球体着色：

  newColor.r = reflected.x * 127.0 + 127.0;
  newColor.g = reflected.y * 127.0 + 127.0;
  newColor.b = reflected.z * 127.0 + 127.0;

贝娄是视觉效果：

询问我是否需要任何信息。提前致谢

Answer 1

这有用吗？

我假设你的光线和法线向量已经标准化了。

package Foo;
use Carp::Assert;
sub method {
    my $self = shift;
    assert($self->isa(__PACKAGE__));
    my @args = @_;
    ...
}

此外，我无法理解您提供的代码：

Vector Math::reflect(const Vector &ray, const Vector &normal) const
{
    return ray - 2.0 * Math::dot(normal, ray) * normal;
}

那应该是那样的吗？

this->getClosestObj(reflected, Camera(obj->getPosition()));

Answer 2

您提供的示例有很多小事。这可能 - 或者可能不 - 回答你的问题，但是我认为你正在为学习目的（在学校或你的空闲时间）做一个光线追踪器，我会给你一些提示。

您有两个课程Vector和Position。看起来这似乎是一个好主意，但为什么不把这个位置视为来自原点的翻译向量？这样可以避免我认为的一些代码重复（除非你做过像using Position = Vector;这样的事情）。您可能还想查看一些为您执行所有数学操作的库（如glm可以执行的操作）。（这样，您就可以避免一些错误，比如命名dot函数scale()）
你从这个位置创建一个摄像头（这是真的奇怪的东西）。反射不涉及任何相机。在典型的光线跟踪器中，您有一个相机{position + direction + fov + ...}，对于图像的每个像素/反射/折射/ ...，您可以投射rays {origin + direction}（因此名称为光线跟踪器，这不是 cameratracer ）。 Camera类通常与物理相机的概念有关，例如焦点，景深，光圈，色差......而光线只是......光线。（可以是从输出图像映射到第一个对象的平面的光线，或者是从反射，衍射，散射......创建的光线。）
并且最后一点，我认为您的错误可能来自Math::calcNormalVector(...)函数。对于位置P和交叉点I的球体，法线N为：N = normalize(I - P);。

编辑：似乎您的问题来自Rt::getClosestObj。其他一切都很好看

网上有关于创建简单光线跟踪器的网站/博客/教育内容，所以前两点我让他们教你。看看glm。如果不弄清楚calcNormalVector(...)有什么问题，请发布其代码：）

光线跟踪反射失真

2 个答案: