Question

我制作了一个允许阴影的照明引擎。它适用于网格系统，其中每个像素的光值都存储为数组中的整数。以下是它的外观演示：

阴影和实际像素着色工作正常。唯一的问题是圆圈内的未点亮像素，由于某种原因，它会形成一个非常有趣的图案（您可能需要放大图像才能看到它）。这是绘制光线的代码。

public void implementLighting(){
    lightLevels = new int[Game.WIDTH*Game.HEIGHT];
    //Resets the light level map to replace it with the new lighting
    for(LightSource lightSource : lights) {
        //Iterates through all light sources in the world
        double circumference =  (Math.PI * lightSource.getRadius() * 2),
                segmentToDegrees = 360 / circumference, distanceToLighting = lightSource.getLightLevel() / lightSource.getRadius();
                //Degrades in brightness further out
        for (double i = 0; i < circumference; i++) {
            //Draws a ray to every outer pixel of the light source's reach
            double radians =  Math.toRadians(i*segmentToDegrees),
                    sine =  Math.sin(radians),
                    cosine =  Math.cos(radians),
                    x = lightSource.getVector().getScrX() + cosine,
                    y = lightSource.getVector().getScrY() + sine,
                    nextLit = 0;
            for (double j = 0; j < lightSource.getRadius(); j++) {
                int lighting = (int)(distanceToLighting * (lightSource.getRadius() - j));
                        double pixelHeight = super.getPixelHeight((int) x, (int)y);
                if((int)j==(int)nextLit) addLighting((int)x, (int)y, lighting);
                //If light is projected to have hit the pixel
                if(pixelHeight > 0) {
                    double slope = (lightSource.getEmittingHeight() - pixelHeight) / (0 - j);
                    nextLit = (-lightSource.getRadius()) / slope;
                    /*If something is blocking it
                    * Using heightmap and emitting height, project where next lit pixel will be
                     */
                }
                else nextLit++;
                //Advances the light by one pixel if nothing is blocking it
                x += cosine;
                y += sine;
            }
        }
    }
    lights = new ArrayList<>();
}

我正在使用的算法应该考虑光源半径内没有被物体阻挡的每个像素，所以我不确定为什么有些外部像素缺失。感谢。

编辑：我发现，光源半径内的未点亮像素实际上比其他像素更暗。这是addLighting方法的结果，不仅可以更改像素的光照，还可以将其添加到已经存在的值。这意味着“未点亮”是仅被添加到一次的那些。为了测试这个假设，我制作了一个程序，绘制圆圈的方式与生成光照的方式相同。以下是绘制圆圈的代码：

    BufferedImage image = new BufferedImage(WIDTH, HEIGHT, 
    BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
    Graphics g = image.getGraphics();
    g.setColor(Color.white);
    g.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);
    double radius = 100,
            x = (WIDTH-radius)/2,
            y = (HEIGHT-radius)/2,
            circumference = Math.PI*2*radius,
            segmentToRadians = (360*Math.PI)/(circumference*180);
    for(double i = 0; i < circumference; i++){
        double radians = segmentToRadians*i,
                cosine = Math.cos(radians),
                sine = Math.sin(radians),
                xPos = x + cosine,
                yPos = y + sine;
        for (int j = 0; j < radius; j++) {
            if(xPos >= 0 && xPos < WIDTH && yPos >= 0 && yPos < HEIGHT) {
                int rgb = image.getRGB((int) Math.round(xPos), (int) Math.round(yPos));
                if (rgb == Color.white.getRGB()) image.setRGB((int) Math.round(xPos), (int) Math.round(yPos), 0);
                else image.setRGB((int) Math.round(xPos), (int) Math.round(yPos), Color.red.getRGB());
            }
            xPos += cosine;
            yPos += sine;
        }
    }

结果如下：

白色像素是未着色的像素黑色像素是一次着色的像素红色像素是2次或更多次的像素

所以它实际上比我最初提出的还要糟糕。它是不亮像素和像素点亮多次的组合。

Answer 1

您应该迭代真实图像像素，而不是极坐标网格点。

因此，正确的像素行走代码可能看起来像

for(int x = 0; x < WIDTH; ++x) {
  for(int y = 0; y < HEIGHT; ++y) {
    double distance = Math.hypot(x - xCenter, y - yCenter);
    if(distance <= radius) {
      image.setRGB(x, y, YOUR_CODE_HERE);
    }
  }
}

当然，可以优化此片段，选择好的填充多边形而不是矩形。

Answer 2

这可以通过anti-aliasing来解决。

因为您按下浮点坐标信息并对其进行压缩，所以会发生一些有损采样。

double x,y  ------(snap)---> lightLevels[int ?][int ?]

要完全解决该问题，您必须使用正确的光强度在该线周围绘制透明像素（即光线不足的像素）。但是很难计算。（见https://en.wikipedia.org/wiki/Spatial_anti-aliasing）

解决方法

更简单（但很脏）的方法是在您绘制的线上绘制另一条透明粗线，并根据需要调整强度。

或者只是让你的线更粗，即使用更大的模糊点但光线不足以补偿。
它应该使故障不那么明显（参见how do I create a line of arbitrary thickness using Bresenham?处的算法）

更好的方法是改变你的绘画方法手动绘制每一行非常昂贵您可以使用2D精灵绘制圆圈但是，如果你真的想要像这张图片中的光线投射那样它是不适用的：http://www.iforce2d.net/image/explosions-raycast1.png

拆分图形 - 游戏

为获得最佳性能和外观，您可能更喜欢使用GPU进行渲染，但使用更粗略的算法为游戏玩法进行光线投射。

尽管如此，这是一个非常复杂的话题。（例如http://www.opengl-tutorial.org/intermediate-tutorials/tutorial-16-shadow-mapping/）

参考

以下是更多信息：

http://what-when-how.com/opengl-programming-guide/antialiasing-blending-antialiasing-fog-and-polygon-offset-opengl-programming/（带图片的opengl-antialias）
DirectX11 Non-Solid wireframe（关于directx11与图片的相关问题）

不完整的光圈

2 个答案:

解决方法

拆分图形 - 游戏

参考